KR20190020659A - 자외선 살균 장치, 자외선 살균 방법 및 초순수 제조 시스템 - Google Patents

자외선 살균 장치, 자외선 살균 방법 및 초순수 제조 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분기 배관 접속부 등의 미세 공간의 고인 물을 효과적으로 살균할 수 있는 자외선 살균 장치, 자외선 살균 방법 및 초순수 제조 시스템을 제공하는 것으로, 피처리수의 유로가 되는 주배관(13a)과, 주배관(13a)에 접속된 분기 배관(13b)과, 주배관(13a)의 분기 배관(13b)의 접속부의 개구에 면하는 위치에 수밀적으로 장착된 렌즈(12)와, 230∼290㎚에 발광 피크 파장을 갖는 자외선을 방사하는 자외선 발광 다이오드(11)를 광원으로 하는 자외선 조사 장치(1)를 구비하고, 자외선 발광 다이오드(11)는 그 광 방출면(11a)을 렌즈(12)측을 향하도록 하여, 렌즈(12)의 배면측에 배치되고, 렌즈(12)는 자외선 조사 장치(1)의 광원으로부터 방사된 상기 자외선의 소정의 광량이 분기 배관(13b)의 개구 내에 조사되도록 상기 자외선을 확산 또는 수속시키는 광학 특성을 갖는 자외선 살균 장치에 관한 것이다.

Description

자외선 살균 장치, 자외선 살균 방법 및 초순수 제조 시스템
본 발명은 자외선 살균 장치 및 자외선 살균 방법에 관한 것으로, 특히 순수 제조 장치의 유로의 분기부의 살균에 사용되는 자외선 살균 장치 및 자외선 살균 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 소자(LSI)의 집적도 향상에 따라, 실리콘 기판 등의 기판 표면 상에 대한 초순수 중의 극미량 물질에 의한 오염의 영향이 문제가 되고 있으며, 이온상 물질, 미립자, 유기물, 금속, 용존 가스 등의 불순 물질이 매우 적은 초순수가 요구되고 있다. 특히, 반도체 제조 공정에서 세정수 중의 유기물은 열처리 공정에서 탄화하여 선간 단락이나 절연 불량을 일으키는 원인이 되기 때문에, 전체 유기 탄소 농도(TOC)가 특히 적은 초순수가 요구되고 있다.
일반적으로 초순수 제조 시스템은 전처리부와, 1차 순수 제조부와, 2차 순수 제조부로 구성되어 있다. 전처리부는 응집·침전·여과 장치 등에 의해 원수 중의 탁질이나 콜로이드 물질을 제거하여 전처리수를 생성한다. 1차 순수 제조부는 예를 들면, 역침투막 장치(RO)나 2상 3탑형 장치 등에 의해, 전처리수 중의 대부분의 이온 등의 용해성 물질이나 미립자를 제거한다. 2차 순수 제조부는 1차 순수 제조부에서 얻어진 1차 순수 중의 미량 잔류 불순물을 제거하고, 그 정밀 마무리를 행한다.
이러한 초순수 제조 시스템에서는 이온성 유기물은 이온 교환 수지 장치 등에 의해 흡착 제거된다. 비이온성 유기물은 자외선 산화 장치 등에 의해 이산화탄소와 저분자량의 유기산으로 분해된 후, 생성된 유기산이 이온 교환 수지 장치 등에 의해 흡착 제거된다. 초순수의 제조에서 제거 대상이 되는 유기물로는 원수 유래의 유기물 외에, 장치 내의 배관이나 각 장치 내에서 생성되는 세균이나 미생물 유래의 유기물이 있다.
유기물을 분해하는 자외선 산화 장치로는, 예를 들면, 180∼190㎚ 혹은 250∼260㎚의 파장의 자외선을 방사하는 저압 자외선 램프를 사용한 장치가 일반적이다. 또한, 360∼400㎚의 파장을 포함하는 자외선을 방사하는 발광 다이오드와, 광촉매를 사용한 자외선 산화 장치도 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
또한, 광촉매를 사용하지 않고 자외선에 의해 물의 살균을 행하는 방법으로서, 가압 공간 내를 통류하는 액체 또는 기체에 자외선을 조사함으로써, 대량의 가스나 가압 상태의 액체를 효율적으로 자외선 살균하기 위한 자외선 살균 장치를 사용하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
일본 공개특허공보 2007-136372호 일본 공개특허공보 2016-64111호
그런데, 일반적으로 초순수 제조 시스템은 피처리수의 유로에 분기 배관을 갖고 있는 경우가 있지만, 이 분기 배관의 분기부에는 유속 저하나 소용돌이에 의한 물의 체류 부분, 이른바 고인 물이 생성될 우려가 있다. 이러한 고인 물에 세균이나 미생물이 체류했을 경우, 이들이 배관 벽면에 부착되어 증식하고, 결국 콜로니를 형성하며, 나아가서는 바이오 필름을 생성한다. 바이오 필름을 생성한 경우, 이를 세정에 의해 제거하는 것이 곤란해진다.
종래의 자외선 살균 장치에서는 이러한 고인 물을 확실하게 살균할 수 없는경우가 있어, 효과가 한정적이라는 단점이 있었다. 또한, 자외선을 발하는 광원의 형상이 한정되어 있는데다가, 분기 배관의 고인 물의 영역에 확실하게 자외선을 조사하기 위한 배려가 이루어져 있지 않기 때문에, 분기 배관 내의 미세 공간 내의 고인 물을 살균하는 것이 매우 곤란하였다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 분기 배관 접속부 등의 미세 공간의 고인 물을 효과적으로 살균할 수 있는 자외선 살균 장치, 자외선 살균 방법 및 초순수 제조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 자외선 살균 장치는 피처리수의 유로가 되는 주배관과, 상기 주배관에 접속된 분기 배관과, 상기 주배관의 상기 분기 배관의 접속부의 개구에 면하는 위치에 수밀적으로 장착된 렌즈와, 230∼290㎚에 발광 피크 파장을 갖는 자외선을 방사하는 자외선 발광 다이오드를 광원으로 하는 자외선 조사 장치를 구비하고, 상기 자외선 발광 다이오드는 그 광 방출면을 상기 렌즈측을 향하도록 하여, 상기 렌즈의 배면측에 배치되고, 상기 렌즈는 상기 자외선 조사 장치의 광원으로부터 방사된 상기 자외선의 소정의 광량이 상기 분기 배관의 개구 내에 조사되도록 상기 자외선을 확산 또는 수속시키는 광학 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 자외선 살균 장치에서, 상기 주배관은 곡관이고, 상기 분기 배관은 상기 주배관의 곡선부에 개구되어 접속되는 것이 바람직하다.
본 발명의 자외선 살균 장치에서, 상기 주배관은 직관이고, 상기 주배관의 상기 분기 배관의 접속부의 개구에 면하는 위치에 상기 렌즈의 장착 구멍이 형성되고, 상기 렌즈는 상기 장착 구멍에 수밀적으로 장착된 것이 바람직하다.
본 발명의 자외선 살균 장치에서, 상기 주배관이 직관인 경우, 상기 주배관에 형성된 장착 구멍은 상기 주배관과, 상기 분기 배관의 말단부 근방의 축선이 교차하는 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 자외선 살균 장치에서, 상기 주배관이 직관인 경우, 상기 분기 배관은 상기 분기 배관의 말단부 근방의 축선이 상기 주배관의 축선에 대해 경사되어 상기 주배관에 접속되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 자외선 살균 장치는 상기 분기 배관 내에 피처리수의 저항률을 측정하는 저항률 측정 셀이 배치된 것이 바람직하다.
본 발명의 자외선 살균 장치에서, 상기 렌즈는 상기 자외선 발광 다이오드가 방사하는 상기 자외선을 확산시키는 광학 특성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 렌즈는 석영 유리로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 자외선 살균 장치에서, 상기 주배관은 초순수를 제조하는 초순수 제조 시스템에 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 자외선 살균 방법은 피처리수의 유로가 되는 주배관과 상기 주배관에 접속된 분기 배관의 내벽면 및 상기 주배관 내와 상기 분기 배관 내의 피처리수를 살균하는 자외선 살균 방법으로서, 상기 주배관의, 상기 분기 배관의 접속부의 개구에 면하는 위치에 렌즈를 수밀적으로 장착하고, 230∼290㎚에 발광 피크 파장을 갖는 자외선 발광 다이오드를 광원으로서, 상기 광원으로부터 방사되는 자외선을 상기 렌즈에 의해 확산 또는 수속시켜 상기 광원으로부터 방사된 상기 자외선의 소정의 광량을 상기 분기 배관의 개구 내에 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 초순수 제조 시스템은 전처리부, 1차 순수 제조부 및 2차 순수 제조부를 구비하고, 상기 1차 순수 제조부 및 상기 2차 순수 제조부가 각각 혼상식 이온 교환 수지 장치를 구비한 초순수 제조 시스템으로서, 상기 혼상식 이온 교환 수지 장치의 처리수를 배출하는 주배관과, 상기 주배관의 적어도 하나에 접속된 분기 배관과, 상기 주배관의, 상기 분기 배관의 접속부의 개구에 면하는 위치에 수밀적으로 장착된 렌즈와, 230∼290㎚에 발광 피크 파장을 갖는 자외선을 방사하는 자외선 발광 다이오드를 광원으로 하는 자외선 조사 장치를 구비하고, 상기 자외선 발광 다이오드는 그 광 방출면을 상기 렌즈측을 향하도록 하여, 상기 렌즈의 배면측에 배치되고, 상기 렌즈는 상기 자외선 조사 장치의 광원으로부터 방사된 상기 자외선의 소정의 광량이 상기 분기 배관의 개구 내에 조사되도록 상기 자외선을 확산 또는 수속시키는 광학 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 자외선 살균 장치, 자외선 살균 방법 및 초순수 제조 시스템에 의하면, 분기 배관 접속부 등의 미세 공간의 고인 물을 효과적으로 살균할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 자외선 살균 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 분기 배관 내에 저항률 측정 셀이 삽입된 경우의 자외선 살균 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3은 다른 실시형태에 따른 자외선 살균 장치를 나타내는 개략도이다.
도 4는 실시형태에 따른 초순수 제조 시스템을 나타내는 개략도이다.
이하, 도면을 참조하여 실시형태를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 자외선 살균 장치(1)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 자외선 살균 장치(1)는 예를 들면, 초순수 제조 시스템에서 피처리수의 유로가 되는 주배관(13a)과, 주배관(13a)에 분기하여 설치된 분기 배관(13b)을 갖는 피처리수 배관(13)에 구비된다.
주배관(13a)과 분기 배관(13b)의 접속부의 배관 내에 고인 물이 생성된 경우, 이 고인 물에 세균류(18)가 체류하고, 배관 벽면에 부착되어 증식할 우려가 있다. 자외선 살균 장치(1)는 자외선 발광 다이오드로부터의 자외선에 의해 이 고인 물 중에 혼입되는 세균류(18)를 분해, 사멸시켜, 피처리수 및 배관 내벽면을 살균하는 것이다.
자외선 살균 장치(1)는 파장 230∼290㎚의 발광 피크 파장을 갖는 자외선을 방사하는 자외선 발광 다이오드(11)를 광원으로 하는 자외선 조사 장치와, 렌즈(12)를 구비하고 있다. 자외선 조사 장치는 자외선 발광 다이오드(11)를 구동시키는 전원 장치(15)를 구비하고 있다.
자외선 발광 다이오드(11)는 광 방출면(11a)이 주배관(13a) 내에 노출되도록 주배관(13a)의 벽면에 설치된다. 자외선 발광 다이오드(11)는 주배관(13a)과, 분기 배관(13b)의 접속부에 자외선을 조사하도록 배치된다.
자외선 발광 다이오드(11)는 전원 장치(15)에 의해 전력이 공급되어 자외선을 방사하는 것이다. 세균류는 230∼290㎚의 자외선에 의해 분해 혹은 사멸시킬 수 있다. 이 때문에, 자외선 발광 다이오드(11)는 230∼290㎚에 발광 피크 파장을 갖는 자외선을 방사하는 것이면 된다. 자외선 발광 다이오드(11)는 250∼260㎚에 발광 피크 파장을 갖는 자외선을 방사하는 것이 바람직하다. 또한, 자외선 발광 다이오드(11)는 상기 파장의 자외선 이외에도 200㎚ 부근에 발광 피크 파장을 갖는 자외선을 방사해도 된다.
자외선 발광 다이오드(11)는 예를 들면, 자외선을 발광하는 반도체 소자와,당해 반도체 소자를 내포하는 투명 봉지 수지를 갖고 있다. 이 투명 봉지 수지의 외표면이 광 방출면(11a)을 구성한다. 광 방출면(11a)의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 대략 평면 형상이어도 되고, 돔 형상 등의 곡률을 갖는 형상이어도 된다. 자외선 발광 다이오드(11)는 칩형, 포탄형 중 어느 것이어도 되지만, 포탄형이면, 주배관(13a)에 설치하기 쉽다. 자외선 발광 다이오드(11)의 크기는 예를 들면, 광 방출면(11a)의 크기가 4∼16㎟ 정도이다. 광 방출면(11a)의 크기가 상기 범위이면, 주배관(13a)에 설치하기 쉽고, 또한 발광 다이오드(11)가 방사하는 자외선을 조사 영역 밖으로 확산시키지 않고, 그 대부분을 조사 영역을 향하게 하여 조사할 수 있어, 효율적이다.
자외선 발광 다이오드(11)가 방사하는 자외선은 직진성이 높은, 즉 자외선의 확산각이 작은 쪽이 바람직하다. 자외선의 직진성이 높은 쪽이 단위 면적당 자외선 조사량을 크게 하여, 살균 효율을 높일 수 있기 때문이다. 또한, 자외선 발광 다이오드(11)가 방사하는 자외선의 직진성이 높을수록 후술하는 렌즈(12)에 의한 광량및 조사 영역의 조절을 하기 쉬워진다. 자외선 발광 다이오드(11)가 방사하는 자외선의 확산각은 자외선을 조사 영역에 효율적으로 조사하기 위해, 예를 들면, 4∼20°로 하는 것이 바람직하다.
자외선 발광 다이오드(11)의 자외선 방사량은 조사 영역에서 세균류를 살균하는 데 필요한 광량을 얻을 수 있는 출력으로 조정할 수 있다. 조사 영역에서의 세균류의 증식을 방지하도록, 예를 들면, 세균류가 2배로 증식하는 시간 내에 세균류가 사멸하는 광량의 자외선을 조사할 수 있도록 자외선 발광 다이오드(11)의 자외선 방사량을 조정한다. 이 때, 예를 들면, 렌즈(12) 및 피처리수 배관(13) 내의 물에 의한 자외선의 감쇠나 산란에 의한 광량의 손실은 40∼60％로 설정할 수 있다. 자외선 발광 다이오드(11)의 자외선 방사량은 자외선 살균 장치(1)의 설치 부분이나 주배관(13a), 분기 배관(13b)의 내경, 피처리수의 유량 등에 따라 다르지만, 조사 영역에서의 후술하는 광량을 얻기 위해, 예를 들면, 1㎽∼30㎽이다.
렌즈(12)는 자외선 발광 다이오드(11)로부터 방사되는 자외선을 수속 또는 발산시키는 광학 특성을 갖는다. 이에 의해, 렌즈(12)는 자외선 발광 다이오드(11)로부터 방사된 자외선을 소정의 조사 영역에 소정의 광량으로 조사한다. 조사 영역은 세균류가 부착되기 쉬운 영역으로, 구체적으로는 분기 배관(13b)의 주배관(13a)과의 접속부의 개구 내 및 당해 개구 근방이다. 렌즈(12)에 의해 조사 영역에 조사되는 자외선의 광량은 조사 영역에 존재하는 세균류를 살균할 수 있는 광량으로, 예를 들면, 5000㎼·sec/㎠∼500000㎼·sec/㎠이다. 조사 영역에 조사되는 자외선의 광량은 지나치게 작으면 살균 효과가 불충분해지는 경우가 있고, 지나치게 크면 자외선이 조사됨으로써 배관이 열화될 우려가 있다.
렌즈(12)는 자외선 발광 다이오드(11)의 광 방출면(11a) 상에 배치되어, 주배관(13a) 내에 노출된 광 방출면(11a)을 수밀적으로 봉지한다. 렌즈(12)의 재질은 내수성을 가지며, 또한, 자외선 발광 다이오드(11)가 방사하는 230∼290㎚에 발광 피크 파장을 갖는 자외선을 투과하는 것으로, 예를 들면, 천연 석영 유리, 합성 석영 유리 등의 석영 유리이다.
렌즈(12)의 형상은 상기 광학 특성을 갖는 형상으로, 자외선을 조사하고자 하는 조사 영역의 범위나 위치, 조사 영역에 조사하는 자외선의 광량에 따라 적절히 설계할 수 있다.
렌즈(12)의 형상은 예를 들면, 양 주면을 구면으로 한 렌즈, 주면의 일방을 구면, 타방을 평면으로 한 렌즈, 주면의 일방 또는 양자를 구면 및 평면 이외의 형상으로 한 비구면 렌즈 등이지만, 이들에 한정되지 않는다. 예를 들면, 렌즈(12)는 자외선 발광 다이오드(11)가 방사하는 자외선을 수속시키는 볼록 렌즈, 자외선을 발산시키는 오목 렌즈 등이다. 예를 들면, 보다 직진성이 높은 자외선 발광 다이오드(11)를 사용하는 경우, 자외선 발광 다이오드(11)가 방사하는 자외선이 조사 영역 전체에 조사되도록 자외선을 발산시키는 오목 렌즈를 사용 가능하다.
또한, 렌즈(12)는 자외선 발광 다이오드(11)로부터 방사된 자외선의 소정의 광량이 조사 영역에 조사되도록, 두께나 크기가 설계된다.
자외선 살균 장치(1)의 시판품으로는 아사히카세이사 제조의 OptanTM UVC LED나 닛키소사 제조의 DUV-LED TO 타입이 바람직하다. 초순수 제조 시스템의 피처리수 배관(13)의 내벽면이나 피처리수 배관 내의 순수의 살균에 적합한 점에서 자외선 살균 장치(1)의 출력은 0.1∼100㎽가 바람직하다.
자외선 살균 장치(1)는 예를 들면, 피처리수 배관(13)의, 분기 배관(13b)의 접속부의 개구에 면하는 위치에 설치된다. 구체적으로는 분기 배관(13b)의 접속부의 개구에 면하는 위치에 장착 구멍을 설치하고, 당해 장착 구멍에 렌즈(12)를 끼워 고정하고, 추가로 렌즈(12)를 통해 자외선이 조사되도록 자외선 살균 장치(1)에 구비되는 자외선 발광 다이오드(11)를 배치, 고정함으로써 설치된다.
장착 구멍은 주배관(13a)과, 분기 배관(13b)의 말단부 근방의 축선(Lb)이 교차하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 자외선 살균 장치(1)는 분기 배관(13b)의 축선(Lb)과 대략 평행 방향에 자외선을 조사하기 때문에, 조사 영역에 보다 큰 조사량의 자외선을 조사할 수 있다.
피처리수 배관(13)에 설치되는 자외선 살균 장치(1)의 수는 1개여도 되고, 2개 이상이어도 된다. 2개 이상의 자외선 살균 장치(1)를 설치하는 경우에는 원하는 조사 영역에 집중하여 자외선이 조사되도록 각각 렌즈(12)의 형상을 설계한다. 2개 이상의 자외선 살균 장치(1)를 사용함으로써, 조사 영역에 조사되는 광량을 증가시킬 수 있으므로, 살균 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 피처리수 배관(13)에 2개 이상의 자외선 살균 장치(1)를 설치하는 경우에는 상기 자외선 살균 장치(1)는 예를 들면, 주배관(13a)의 외주를 따라 배치해도 되고, 주배관(13a)의 축선(La)과 평행하게 배치해도 된다. 또한, 2개 이상의 자외선 살균 장치(1)를 설치하는 경우에는 상기 2개 이상의 자외선 살균 장치의 자외선 방사량이 상기 바람직한 범위가 되도록 설계한다.
피처리수 배관(13)의 주배관(13a) 및 분기 배관(13b)은 초순수 중에 대한 성분의 용출이 적은 재료로 구성된다. 이러한 재료는 예를 들면, 폴리염화비닐(PVC), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리불화비닐리덴(PVDF), 섬유 강화 플라스틱(FRP), 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 스테인레스강 등이지만, 이들에 한정되지 않는다.
분기 배관(13b)은 예를 들면, 주배관(13a)에 설치된 접속구에 조인트 등에 의해 접속된다. 또한, 상기 재료에 의해, 주배관(13a)과 분기 배관(13b)을 갖는 형상의 피처리수 배관(13)을 제작하여 사용해도 된다.
피처리수 배관(13)에서 분기 배관(13b)에는 필요에 따라 피처리수가 통류되도록 밸브 등이 삽입된다. 이 밸브는 예를 들면, 수질을 측정하기 위한 샘플수를 채취하는 샘플링 밸브이다. 또한, 피처리수의 수질을 측정하기 위해 분기 배관(13b)에 저항률계, 도전율계, 온도계 등의 수질 측정 기기가 삽입되는 경우도 있다. 수질 측정용 샘플수에 세균류가 혼입된 경우, 수질을 정확하게 측정할 수 없다. 이 때문에, 본 실시형태의 자외선 살균 장치(1)는 수질 측정용 샘플수를 채취하는 부분이나, 주배관(13a)의, 수질을 측정하는 부분에 설치하면 효과적이다.
주배관(13a)과 분기 배관(13b)의 접속 양태는 예를 들면, 분기 배관(13b)의 말단 근방의 축선(Lb)이 주배관(13a)의 축선(La)에 대해 대략 수직 배치, 분기 배관(13b)의 말단 근방의 축선(Lb)이 주배관(13a)의 축선(La)에 대해 경사되어 접속된 배치 등이며, 특별히 한정되지 않는다.
주배관(13a) 및 분기 배관(13b)의 내경은 주배관(13a)을 설치하는 장치의 구조에 따라 적절히 설정된다. 초순수 제조 시스템에서의 주배관(13a)의 내경은 예를 들면, 10∼200㎜이다. 분기 배관(13b)의 내경은 주배관(13a)보다 작으면 고인 물을 생성하기 쉽기 때문에, 큰 효과가 얻어진다. 분기 배관(13b)의 내경은 예를 들면, 5∼50㎜이다.
본 실시형태의 자외선 살균 장치(1)에 의하면, 주배관(13a)과 분기 배관(13b)의 접속 부분의 고인 물 등을 효과적으로 살균할 수 있다. 이 때문에, 고인 물에서의 세균이나 미생물의 번식을 방지할 수 있다. 또한, 자외선의 광원으로서, 저압 자외선 램프 등에 비해 매우 소형의 자외선 발광 다이오드를 사용하기 때문에 설치 부분이나 설치 방법의 자유도가 높아, 원하는 조사 영역을 효과적으로 살균 할 수 있다.
도 2는 저항률계 등의 수질 측정 기기의 측정 셀이 분기 배관(13b) 내에 삽입된 피처리수 배관(13)에 설치되는 자외선 살균 장치(2)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2에서 도 1에 나타내는 자외선 살균 장치(1)와 동일한 기능을 나타내는 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
자외선 살균 장치(2)가 설치되는 피처리수 배관(131)에서는 분기 배관(131b)의 말단 근방의 축선(Lc)이 주배관(131a)의 축선(Ld)에 대해 경사되어 접속되어 있다. 분기 배관(131b)에는 저항률계(19)가 배치되어 있다.
저항률계(19)는 피처리수와 접촉하여 저항률을 측정하는 측정 셀(19a)을 구비하고 있다. 이 측정 셀(19a)은 분기 배관(131b) 내에 삽입되어 배치된다. 측정 셀(19a) 근방에서 세균류가 발생, 증식한 경우, 수질을 정확하게 측정할 수 없게 된다. 실시형태의 자외선 살균 장치(2)를 설치함으로써, 이러한 우려를 해소할 수 있다. 또한, 자외선 살균 장치(2)는 자외선 발광 다이오드(11)를 광원으로 하고 있기 때문에, 소형화가 용이하고, 소비 전력도 작다. 이 때문에, 분기 배관 접속부 등의 미세 공간의 고인 물을 효율적이고, 또한 효과적으로 살균할 수 있다.
도 3은 자외선 살균 장치(3)의 설치 양태의 다른 예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3에서 도 1에 나타내는 자외선 살균 장치(1)와 동일한 기능을 나타내는 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
자외선 살균 장치(3)가 설치되는 피처리수 배관(132)에서 주배관(132a)은 L자형의 관로로 이루어진다. 분기 배관(132b)은 주배관(132a)의 곡선부, 즉 L자인 2변의 결합부에 접속되어 있다. 분기 배관(132b)의 주배관(132a)과의 결합부 근방의 축선(Ld)이 주배관(132a)의 L자인 일방의 변의 축선(Le)에 평행이고, 타방의 변의 축선(Lf)에 수직이 되도록 분기 배관(132b)이 주배관(132a)에 접속되어 있다. 이 때, 분기 배관(132b)의 상기 결합부 근방의 축선(Ld)은 이에 직교하는 주배관(132a)의 축선(Lf)에 대해 직각으로부터, 경사를 갖도록 분기 배관(132b)이 주배관(132a)에 접속되어 있어도 된다.
자외선 살균 장치(3)가 설치되는 피처리수 배관(132)에서 피처리수는 주배관(132a)의 분기 배관(132b)에 직교하는 변측으로부터 공급되고, 주배관(132a)의 타방의 변측으로부터 유출되는 것이 바람직하다.
자외선 살균 장치(3)가 설치되는 피처리수 배관(132)에서는 주배관(132a)과 분기 배관(132b)의 내경은 대략 동일해도 되고, 분기 배관(132b)의 내경이 주배관(132a)의 내경보다 작아도 된다. 분기 배관(132b)의 내경은 예를 들면, 2∼10㎝가 바람직하고, 3∼5㎝가 보다 바람직하다. 이러한 내경의 분기 배관(132b)에서는 고인 물이 생성되기 쉽기 때문에, 자외선 살균 장치(3)에 의한 큰 살균 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 3에서는 주배관(132a)은 L자형 관로로 이루어지지만, 주배관(132a)은 곡률을 갖는 곡관이어도 되고, 직관이어도 상관 없다. 또한, 주배관(132a)에 대해 동일한 장소에 분기 배관(132b)이 십자형으로 제공된 것이어도 된다. 이와 같은 형상의 분기 배관(132b)이면, 곡선부에 피처리수가 체류하여 고인 물이 생성되기 쉽지만, 실시형태의 자외선 살균 장치(3)에 의하면, 이 고인 물을 효율적이고, 또한 효과적으로 살균할 수 있다.
분기 배관(132b)으로서 예를 들면, 초순수의 수질이나 수압의 측정기, 샘플링 콕 등이 설치되어 있어 이를 제거한 후의 배관이나, 측정기나 샘플링 콕을 후에 설치하기 위한 배관 등이다. 분기 배관(132b)에 자외선 살균 장치(3)를 설치하는 방법으로는 분기 배관(132b)의 말단에 스크류식 접속부가 구비되는 경우, 이를 사용할 수 있다. 이 경우에는 자외선 살균 장치(3)의 광 방출면(11a)을 수용함과 함께, 상기 스크류식 접속부의 나사홈 및 나사산과 나합하는 나사홈 및 나사산을 갖는 케이스를 설치하여, 분기 배관(132b)의 스크류식 접속부에 접속하는 것이 가능하다. 이와 같이 하면, 초순수 제조 시스템의 운전 중에, 상기와 같은 배관의 미세한 개조 등을 행하여, 분기 배관(132b)에 고인 물이 생성되는 경우에도 장치를 멈추고 배관을 바꾸는 작업을 하지 않고, 고인 물을 효율적으로, 또한 효과적으로 살균할 수 있다.
본 실시형태에서, 자외선 살균 장치(3)는 복수 설치해도 되지만, 설치의 용이성에서는 1개의 설치가 바람직하다. 이 경우에 충분한 살균 효과를 얻기 위해, 피처리수 배관(132)의 내벽면에 대한 자외선 조사량은 자외선 발광 다이오드(11)의 출력과, 살균이 필요한 피처리수 배관(132)의 내벽면의 면적에서 설계할 수 있고, 예를 들면, 0.01∼10㎽/㎠가 바람직하다.
(초순수 제조 시스템)
도 4는 제1 실시형태의 자외선 살균 장치(1)를 구비한 초순수 제조 시스템(4)을 개략적으로 나타내는 도면이다. 초순수 제조 시스템(4)은 전처리부(31), 1차 순수 제조부(41), 2차 순수 제조부(51)를 구비하고 있다.
전처리부(31)는 응집·여과·침전 장치 등을 구비하여, 원수 중의 탁질분 등을 제거하고, 전처리수를 생성한다. 원수는 수돗물, 우물물, 공업용수 등이나, 반도체 제조 공장에서 사용되고, 회수·처리된 사용이 끝난 초순수이지만, 이들에 한정되지 않는다.
1차 순수 제조부(41)는 전처리수 중의 대부분의 이온 성분 및 비이온 성분을 제거하여 1차 순수를 생성한다. 1차 순수 제조부(41)는 양이온 교환 수지 장치, 탈 탄산탑 및 음이온 교환 수지 장치로 이루어지는 2상 3탑형 장치(2B3T)(42), 역침투막 장치(RO)(43), 자외선 산화 장치(TOC-UV)(44), 혼상식 이온 교환 수지 장치 (MB)(45)를 구비하고 있다. 1차 순수 제조부(41)에서 2상 3탑형 장치(2B3T)(42)를 대신하여 역침투막 장치(RO)를 배치한 2단 RO 장치를 사용해도 된다. 자외선 산화 장치(44)는 예를 들면, 피처리수에 저압 자외선 램프 또는 발광 다이오드에 의해, 파장 180∼190㎚에 피크 파장을 갖는 자외선을 조사하여 유기물을 분해하는 것이다. 1차 순수 제조부(41)에서 제조된 1차 순수는 탱크(46)에 저류된다.
탱크(46) 내의 1차 순수는 2차 순수 제조부(51)에 공급되어, 여기에서 1차 순수 중의 미량 유기물이나 미량 미립자가 제거된다. 2차 순수 제조부(51)는 자외선 산화 장치(TOC-UV)(52), 막 탈기 장치(MDG)(53), 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(Polisher)(54), 한외 여과 장치(UF)(55)를 조합하여 구성된다. 2차 순수 제조부(51)에서 얻어진 초순수는 사용 장소인 유스 포인트(POU)(56)에 공급된다. 2차 순수 제조부(51)에서 얻어지는 초순수는 예를 들면, TOC 농도가 5㎍C/L 이하, 저항률이 17.5MΩ·㎝ 이상이다.
초순수 제조 시스템(4)은 1차 순수 제조부(41)의 혼상식 이온 교환 수지 장치(MB)(45)의 후단과, 2차 순수 제조부(51)의 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(Polisher)(54)의 후단에 저항률계(19)를 구비하고 있다. 혼상식 이온 교환 수지 장치(MB)(45)의 처리수 배출관(주배관(13a)) 및 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(Polisher)(54)의 처리수 배출관(주배관(13a))에 분기 배관(13b)이 접속된다. 그리고, 분기 배관(13b)에 각각 측정 셀(19a)이 삽입됨으로써, 저항률계(19)가 설치되어 있다.
또한, 초순수 제조 시스템(4)은 상기 실시형태의 자외선 살균 장치(1)를 구비하고 있다. 자외선 살균 장치(1)는 주배관(13a)의, 분기 배관(13b)의 접속구와 대향하는 벽면에 자외선 발광 다이오드(11)의 광 방출면(11a)이 위치하도록 설치되어 있다.
초순수 제조 시스템(4)에서의 수질 측정시에 측정 셀(19a)의 근방에서 세균류가 발생, 증식한 경우, 수질을 정확하게 측정할 수 없을 우려가 있다. 실시형태의 자외선 살균 장치(1)를 설치함으로써, 이러한 우려를 해소할 수 있어, 효과적이다. 또한, 자외선 살균 장치(1)는 자외선 발광 다이오드(11)를 광원으로 하고 있기 때문에, 소형화가 용이하며, 소비 전력도 작다. 특히, 매우 순도가 높은 초순수를 제조하는 경우, 분기 배관 접속부 등의 미세 공간의 고인 물을 효과적으로 살균함으로써, 수질 향상 효과도 얻어진다. 또한, 순도가 높은 초순수를 제조하는 경우에는 초순수 제조 시스템의 유닛수가 많아지지만, 실시형태의 자외선 살균 장치(1)에 의하면, 설치 양태의 자유도가 높고, 설치 공간도 작게 할 수 있으므로, 이러한 대형 초순수 제조 시스템에도 적합하다.
또한, 초순수 제조 시스템(4)에서는 혼상식 이온 교환 수지 장치(MB)(45)의 후단과, 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(Polisher)(54)의 후단에 저항률계(19)를 설치한 양태를 나타냈지만, 저항률계(19)의 설치 부분은 이에 한정되지 않고, 한외 여과 장치(55)의 후단에 배치되어도 된다. 또한, 초순수 제조 시스템(4)에서의 저항률계(19)의 설치 대수는 1대여도 되고, 2대 이상이어도 된다. 저항률계(19)의 설치 대수는 필요에 따라 적절히 설정된다. 또한, 필요에 따라 자외선 살균 장치(1)의 설치 대수도 적절히 변경할 수 있다.
또한, 초순수 제조 시스템(4)에서는 저항률계(19)의 배치 부분에 자외선 살균 장치(1)를 설치하는 양태를 나타냈지만, 예를 들면, 수질 측정 기기로서, 도전율계를 사용하는 경우에는 역침투막 장치(43)의 후단 등에 도전율계와 자외선 살균 장치(1)를 조합하여 설치된다. 수질 측정 기기로서, 온도계를 사용하는 경우에는 예를 들면, 탱크(46)의 후단에 설치되는 열교환기(도시하지 않음)의 후단 등에 온도계와 자외선 살균 장치(1)를 조합하여 설치된다. 상기 경우도 상기 저항률계(19)와 자외선 살균 장치(1)를 조합하여 사용한 경우와 동일한 효과가 얻어진다.
1, 2, 3…자외선 살균 장치
4…초순수 제조 시스템
11…자외선 발광 다이오드
11a…광 방출면
12…렌즈
13, 131, 132…피처리수 배관
13a, 131a, 132a…주배관
13b, 131b, 132b…분기 배관
15…전원 장치
18…세균류
19…저항률계
19a…측정 셀
31…전처리부
41…1차 순수 제조부
42…2상 3탑형 장치(2B3T)
43…역침투막 장치(RO)
44…자외선 산화 장치(TOC-UV)
45…혼상식 이온 교환 수지 장치
46…탱크
51…2차 순수 제조부
52…자외선 산화 장치(TOC-UV)
53…막 탈기 장치(MDG)
54…비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(Polisher)
55…한외 여과 장치(UF)
56…유스 포인트(POU).

Claims (11)

  1. 피처리수의 유로가 되는 주배관과,
    상기 주배관에 접속된 분기 배관과,
    상기 주배관의 상기 분기 배관의 접속부의 개구에 면하는 위치에 수밀적으로 장착된 렌즈와,
    230∼290㎚에 발광 피크 파장을 갖는 자외선을 방사하는 자외선 발광 다이오드를 광원으로 하는 자외선 조사 장치를 구비하고,
    상기 자외선 발광 다이오드는 그 광 방출면을 상기 렌즈측을 향하도록 하여, 상기 렌즈의 배면측에 배치되고,
    상기 렌즈는 상기 자외선 조사 장치의 광원으로부터 방사된 상기 자외선의 소정의 광량이 상기 분기 배관의 개구 내에 조사되도록 상기 자외선을 확산 또는 수속시키는 광학 특성을 갖는, 자외선 살균 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주배관은 곡관이고, 상기 분기 배관은 상기 주배관의 곡선부에 개구되어 접속되는, 자외선 살균 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주배관은 직관이고, 상기 주배관의 상기 분기 배관의 접속부의 개구에 면하는 위치에 상기 렌즈의 장착 구멍이 형성되고, 상기 렌즈는 상기 장착 구멍에 수밀적으로 장착된, 자외선 살균 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 주배관에 형성된 장착 구멍은 상기 주배관과, 상기 분기 배관의 말단부 근방의 축선이 교차하는 위치에 형성되어 있는, 자외선 살균 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 분기 배관은 상기 분기 배관의 말단부 근방의 축선이 상기 주배관의 축선에 대해 경사되어 상기 주배관에 접속되어 있는, 자외선 살균 장치 .
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분기 배관 내에 피처리수의 저항률을 측정하는 저항률 측정 셀이 배치 된, 자외선 살균 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 자외선 발광 다이오드가 방사하는 자외선을 확산시키는 광학 특성을 갖는, 자외선 살균 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈는 석영 유리로 이루어지는, 자외선 살균 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주배관은 초순수를 제조하는 초순수 제조 시스템에 구비되는, 자외선 살균 장치.
  10. 피처리수의 유로가 되는 주배관과 상기 주배관에 접속된 분기 배관의 내벽면 및 상기 주배관 내와 상기 분기 배관 내의 피처리수를 살균하는 자외선 살균 방법으로서,
    상기 주배관의, 상기 분기 배관의 접속부의 개구에 면하는 위치에 렌즈를 수밀적으로 장착하고,
    230∼290㎚에 발광 피크 파장을 갖는 자외선 발광 다이오드를 광원으로서, 상기 광원으로부터 방사되는 자외선을 상기 렌즈에 의해 확산 또는 수속시켜 상기 광원으로부터 방사된 상기 자외선의 소정의 광량을 상기 분기 배관의 개구 내에 조사하는, 자외선 살균 방법.
  11. 전처리부, 1차 순수 제조부 및 2차 순수 제조부를 구비하고,
    상기 1차 순수 제조부 및 상기 2차 순수 제조부가 각각 혼상식 이온 교환 수지 장치를 구비한 초순수 제조 시스템으로서,
    상기 혼상식 이온 교환 수지 장치의 처리수를 배출하는 주배관과,
    상기 주배관의 적어도 하나에 접속된 분기 배관과,
    상기 주배관의, 상기 분기 배관의 접속부의 개구에 면하는 위치에 수밀적으로 장착된 렌즈와,
    230∼290㎚에 발광 피크 파장을 갖는 자외선을 방사하는 자외선 발광 다이오드를 광원으로 하는 자외선 조사 장치를 구비하고,
    상기 자외선 발광 다이오드는 그 광 방출면을 상기 렌즈측을 향하도록 하여, 상기 렌즈의 배면측에 배치되고,
    상기 렌즈는 상기 자외선 조사 장치의 광원으로부터 방사된 상기 자외선의 소정의 광량이 상기 분기 배관의 개구 내에 조사되도록 상기 자외선을 확산 또는 수속시키는 광학 특성을 갖는, 초순수 제조 시스템.
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