KR20190105043A - 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 장시간을 필요로 하는 일 없이, 높은 신뢰성으로 측정 대상 물질의 농도를 측정할 수 있는 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 측정장치는, 자외선 투과부를 가지는 피측정수 수용 용기와, 당해 피측정수 수용 용기에 수용된 피측정수에 대해서 당해 자외선 투과부를 통하여 자외선을 조사하는 자외선 광원과, 당해 피측정수 수용 용기 내에 있어서 서로 이격하여 대향 배치된 한 쌍의 전극체로 이루어지는 도전율 측정용 전극을 구비하고 있고, 상기 피측정수 수용 용기 내의 피측정수 중에 있어서의, 자외선에 의한 도전성 물질 생성 반응에 의해 증가하는 도전율의 변화량에 의거하여, 측정 대상 물질의 농도를 검출하는 측정 장치로서, 상기 도전율 측정용 전극을 구성하는 상기 한 쌍의 전극체는, 당해 한 쌍의 전극체의 사이에 형성되는 전극체간 영역의 주면이, 상기 피측정수 수용 용기의 자외선 투과부에 있어서의 자외선 투과 영역의 내면에 접촉 또는 근접하는 상태로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 측정장치는, 자외선 투과부를 가지는 피측정수 수용 용기와, 당해 피측정수 수용 용기에 수용된 피측정수에 대해서 당해 자외선 투과부를 통하여 자외선을 조사하는 자외선 광원과, 당해 피측정수 수용 용기 내에 있어서 서로 이격하여 대향 배치된 한 쌍의 전극체로 이루어지는 도전율 측정용 전극을 구비하고 있고, 상기 피측정수 수용 용기 내의 피측정수 중에 있어서의, 자외선에 의한 도전성 물질 생성 반응에 의해 증가하는 도전율의 변화량에 의거하여, 측정 대상 물질의 농도를 검출하는 측정 장치로서, 상기 도전율 측정용 전극을 구성하는 상기 한 쌍의 전극체는, 당해 한 쌍의 전극체의 사이에 형성되는 전극체간 영역의 주면이, 상기 피측정수 수용 용기의 자외선 투과부에 있어서의 자외선 투과 영역의 내면에 접촉 또는 근접하는 상태로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 피측정수에 자외선을 조사함으로써 생기는 도전율의 변화량에 의거하여 측정 대상 물질의 농도를 측정하는 측정 장치에 관한 것이며, 또한 상세하게는 초순수 중에 포함되는 유기물의 농도의 측정에 적합하게 이용되는 측정 장치에 관한 것이다.
종래, 초순수 중에 포함되는 유기물의 농도, 즉 모든 유기 탄소(TOC, Total Organic Carbon)를 측정하는 방법으로서, 피측정수로서의 초순수에 자외선을 조사하는 것에 의해서 생기는 당해 피측정수의 도전율의 변화를 이용하는 수단이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조.).
이 피측정수에 있어서의 자외선 조사에 의한 도전율의 변화를 이용해 TOC를 측정하는 수법에 대해서, 이하에 설명한다.
피측정수(측정 대상 물질인 유기물을 함유하는 초순수)에 자외선을 조사하는 것에 의하면, 이 자외선의 작용에 의해서 유기물이 분해하여 이산화탄소가 생성되고, 이 이산화탄소가 물에 용해됨으로써 탄산 이온이 생성됨으로써, 피측정수의 도전율이 변화한다. 즉, 피측정수 중에 있어서는 자외선 조사에 의해, 도전성 물질 생성 반응이 생겨 도전성 물질인 탄산 이온이 생성됨으로써 도전율이 증가한다. 이 때문에, 도전율 측정 수단을 이용하여, 자외선 조사에 의한 피측정수의 도전율의 변화량을 측정함으로써, 이 변화량의 값(측정값)에 의거하여 TOC를 검출할 수 있다. 여기서, 액체의 도전율을 측정하기 위한 수단으로는 예를 들면 교류 2전극법 및 전자 유도법 등을 들 수 있다.
특허문헌 1에는 피측정수에 있어서의 자외선 조사에 의한 도전율의 변화를 이용하여 TOC를 측정하는 수법을 실시하기 위한 장치로서 저압 수은 램프(자외선 광원)와 한 쌍의 전극체로 이루어지는 도전율 측정용 전극(도전율 측정 수단)을 구비한 모든 유기 탄소 측정 장치(TOC 측정 장치)가 개시되어 있다. 이 TOC 측정 장치는 교류 2전극법에 의하여 도전율을 측정하는 구성이다.
구체적으로, 특허문헌 1에 따른 TOC 측정 장치는 원주 형상의 저압 수은 램프와 이 저압 수은 램프에 대향해, 당해 저압 수은 램프의 램프 축을 따라 나란히 설치된 직원관 형상의 셀과, 당해 셀의 일단 측에 형성된 입구관과, 당해 셀의 타단 측에 형성된 출구관을 구비하고, 이 셀의 내부에 당해 셀의 중심축(관축)을 따라서 서로 이격하여 대향 배치된 한 쌍의 전극체가 설치된 것이다. 한 쌍의 전극체는 원봉 형상이며, 셀의 중심축의 근방 위치에 배치되고, 당해 셀의 중심축에 관하여 선대칭으로 되어 있다.
이 TOC 측정 장치에 있어서는 입구관에서 공급되어 셀의 내부를 출구관을 향해 유통하는 피측정수에 대해서 저압 수은 램프로부터의 빛(자외선)이 조사된다. 그리고, 자외선이 조사됨으로써 생기는 피측정수의 도전율의 변화량이 한 쌍의 전극체에 의해서 측정되고, 그 측정값(변화량의 값)에 의거하여, TOC가 검출된다.
이러한 TOC 측정 장치에 있어서는 자외선 광원으로부터의 빛이 물에 흡수되기 쉬운 파장역의 자외선을 포함하는 경우에는 자외선 광원을 점등하고, 피측정수에 자외선을 조사하고 나서 도전율 측정 수단에 의해서 안정적으로 도전율을 측정할 수 있게 되기까지는 장시간을 필요로 한다, 라고 하는 문제가 있다. 즉, 피측정수의 자외선 조사에 의한 도전율의 변화량을 측정하기 위해서는 장시간을 필요로 해 버린다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 셀에 있어서의 피측정수의 유속을 크게 했을 경우에는 자외선 광원으로부터의 자외선의 작용에 의한 유기물의 분해가 불충분하게 됨으로써, 정확한 TOC를 얻을 수 없다. 구체적으로는, TOC 측정 장치에 의해서 측정되는 TOC는 실제의 TOC와 비교해 작은 값이 되어 버린다.
본 발명은 본 발명의 발명자들이 피측정수에 자외선을 조사함으로써 생기는 도전율의 변화량에 의거하여 측정 대상 물질의 농도를 측정하는 측정 장치에 대해 열심히 검토를 거듭한 결과 찾아진 것이며, 그 목적은, 장시간을 필요로 하는 일 없이, 높은 신뢰성으로 측정 대상 물질의 농도를 측정할 수 있는 측정 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 측정 장치는, 피측정수를 수용하는, 자외선 투과부를 가지는 피측정수 수용 용기와, 당해 피측정수 수용 용기에 수용된 피측정수에 대해서 당해 자외선 투과부를 통하여 자외선을 조사하는 자외선 광원과, 당해 피측정수 수용 용기 내에 있어서 서로 이격하여 대향 배치된 한 쌍의 전극체로 이루어지는 도전율 측정용 전극을 구비하고 있고,
상기 피측정수 수용 용기 내의 피측정수 중에 있어서의, 자외선에 의한 도전성 물질 생성 반응에 의해 증가하는 도전율의 변화량에 의거하여, 측정 대상 물질의 농도를 검출하는 측정 장치로서,
상기 도전율 측정용 전극을 구성하는 상기 한 쌍의 전극체는, 당해 한 쌍의 전극체의 사이에 형성되는 전극체간 영역의 주면(周面)이, 상기 피측정수 수용 용기의 자외선 투과부에 있어서의 자외선 투과 영역의 내면에 접촉 또는 근접하는 상태로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 측정 장치에 있어서는, 상기 자외선 광원은, 파장 172nm 이하의 자외선을 포함하는 빛을 방사하는 것임이 바람직하다.
이러한 본 발명의 측정 장치에 있어서는, 상기 자외선 광원은, 크세논 엑시머 램프인 것이 바람직하다.
본 발명의 측정 장치에 있어서는, 상기 전극체간 영역과 상기 자외선 투과 영역의 내면의 이격 거리가 1.5mm 이하인 것이 바람직하다.
또, 이러한 본 발명의 측정 장치에 있어서는, 상기 이격 거리가 1.0mm 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 측정 장치에 있어서는, 상기 피측정수 수용 용기의 내부를 상기 피측정수가 유통한 상태에 있어서, 상기 자외선 광원으로부터의 빛이 상기 피측정수에 조사되어도 되고, 또한, 상기 피측정수 수용 용기의 내부를 상기 피측정수가 체류한 상태에 있어서, 상기 자외선 광원으로부터의 빛이 상기 피측정수에 조사되어도 된다.
본 발명의 측정 장치에 있어서는, 상기 자외선 광원은, 상기 도전율 측정용 전극에 의한 도전율의 측정이 개시되기 전에 소등한 상태가 되는 것이 바람직하다.
본 발명의 측정 장치에 있어서는, 상기 자외선 광원 및 상기 한 쌍의 전극은, 상기 피측정수 수용 용기의 내부에 있어서의 상기 피측정수의 유통 방향을 따르도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 측정 장치에 있어서는, 상기 자외선 투과부는 석영 유리로 이루어지고, 상기 자외선 투과부의 두께는 0.1~1.0mm인 것이 바람직하다.
본 발명의 측정 장치에 있어서는, 상기 자외선 광원과 상기 피측정수 수용 용기 사이의 공간을 불활성 가스로 퍼지하는 퍼지 수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 측정 장치에 있어서는, 도전율 측정용 전극을 구성하는 한 쌍의 전극체의 사이에 형성되는 전극체간 영역이 피측정수 수용 용기의 자외선 투과부에 있어서의 자외선 투과 영역의 근방에 위치하고 있다. 이 때문에, 자외선 광원으로부터의 빛이 물에 흡수되기 쉬운 파장역의 자외선을 포함하는 것이어도 자외선에 의한 도전성 물질 생성 반응이 전극체간 영역에 있어서 생기거나, 혹은 생성된 도전성 물질이 바로 전극체간 영역에까지 확산되게 된다. 그 결과, 자외선 광원을 점등하고, 피측정수에 대한 자외선의 조사를 개시하고 나서 단시간 동안에 도전율 측정용 전극에 의해서 안정적으로 도전율을 측정한다, 즉 자외선 조사에 의한 도전율의 변화량을 측정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 측정 장치에 의하면, 장시간을 필요로 하는 일 없이, 높은 신뢰성으로 측정 대상 물질의 농도를 측정할 수 있다.
또, 본 발명의 측정 장치에 있어서는, 자외선 광원이 파장 172nm 이하의 자외선을 포함하는 빛을 방사함으로써, 피측정수가 측정 대상물로서 난분해성 물질을 함유하는 것이어도, 당해 파장 172nm 이하의 자외선의 작용에 의해서 난분해성 물질을 분해할 수 있다. 이 때문에, 장시간을 필요로 하는 일 없이, 보다 한층 높은 신뢰성으로 측정 대상 물질의 농도를 측정할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 측정 장치의 구성의 일례를 나타내는 설명용 사시도이다.
도 2는, 도 1의 측정 장치를 구성하는 피측정수 수용 용기를 나타내는 설명용 사시도이다.
도 3은, 도 2의 피측정수 수용 용기를 당해 도 2에 있어서의 A－A선에 있어서 분해한 상태를 나타내는 설명용 분해도이다.
도 4는, 도 2의 측정수 수용 용기의 내부를 Z방향으로 투시한 설명용 투시 도이다.
도 5는, 도 2의 B－B선 단면을 나타내는 설명용 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 측정 장치의 구성의 다른 예를 나타내는 설명용 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 측정 장치의 구성의 또다른 예에 있어서의 피측정수 수용 용기를 나타내는 설명용 사시도이다.
도 8은, 도 7의 피측정수 수용 용기를 당해 도 7에 있어서의 A－A선에 있어서 분해한 상태를 나타내는 설명용 분해도이다.
도 9는, 도 7의 B－B선 단면을 나타내는 설명용 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 측정 장치의 구성의 또다른 예를 나타내는 설명용 사시도이다.
도 11은, 도 10의 측정 장치를 구성하는 피측정수 수용 용기를 나타내는 설명용 사시도이다.
도 12는, 도 10의 측정 장치를 구성하는 피측정수 수용 용기를 당해 도 10에 있어서의 A－A선에 있어서 분해한 상태를 나타내는 설명용 분해도이다.
도 13은, 도 11의 B－B선 단면을 나타내는 설명용 단면도이다.
도 2는, 도 1의 측정 장치를 구성하는 피측정수 수용 용기를 나타내는 설명용 사시도이다.
도 3은, 도 2의 피측정수 수용 용기를 당해 도 2에 있어서의 A－A선에 있어서 분해한 상태를 나타내는 설명용 분해도이다.
도 4는, 도 2의 측정수 수용 용기의 내부를 Z방향으로 투시한 설명용 투시 도이다.
도 5는, 도 2의 B－B선 단면을 나타내는 설명용 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 측정 장치의 구성의 다른 예를 나타내는 설명용 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 측정 장치의 구성의 또다른 예에 있어서의 피측정수 수용 용기를 나타내는 설명용 사시도이다.
도 8은, 도 7의 피측정수 수용 용기를 당해 도 7에 있어서의 A－A선에 있어서 분해한 상태를 나타내는 설명용 분해도이다.
도 9는, 도 7의 B－B선 단면을 나타내는 설명용 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 측정 장치의 구성의 또다른 예를 나타내는 설명용 사시도이다.
도 11은, 도 10의 측정 장치를 구성하는 피측정수 수용 용기를 나타내는 설명용 사시도이다.
도 12는, 도 10의 측정 장치를 구성하는 피측정수 수용 용기를 당해 도 10에 있어서의 A－A선에 있어서 분해한 상태를 나타내는 설명용 분해도이다.
도 13은, 도 11의 B－B선 단면을 나타내는 설명용 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 측정 장치의 구성의 일례를 나타내는 설명용 사시도이다. 도 2는, 도 1의 측정 장치를 구성하는 피측정수 수용 용기를 나타내는 설명용 사시도이며, 도 3은, 도 2의 피측정수 수용 용기를 당해 도 2에 있어서의 A－A선에 있어서 분해한 상태를 나타내는 설명용 분해도이며, 도 4는, 도 2의 측정수 수용 용기의 내부를 Z방향으로 투시한 설명용 투시도이다. 또, 도 5는 도 2의 B－B선 단면을 나타내는 설명용 단면도이다.
이 측정 장치(10)는 피측정수 수용 용기(11)와, 이 피측정수 수용 용기(11)의 내부에 있어서 서로 이격하여 대향 배치된 한 쌍의 전극체(15a, 15b)로 이루어지는 도전율 측정용 전극과, 피측정수 수용 용기(11)에 대향 배치된 자외선 광원(20)을 구비하여 이루어진 것이다.
그리고, 측정 장치(10)는 측정 대상 물질로서 유기물을 함유하는 물을 피측정수로 하는 것이며, 피측정수 중에 포함되는 유기물의 농도(모든 유기 탄소(TOC))를 측정하는 것이다. 즉, 측정 장치(10)는 초순수 중에 포함되는 유기물의 농도(TOC)를 측정하기 위한 모든 유기 탄소 측정 장치(TOC 측정 장치)이다.
이하, 도 1~도 5에 있어서는, 편의상, 피측정수 수용 용기(11)에 있어서의 단면부(12a, 12b)의 길이 방향을 「X방향」, 피측정수 수용 용기(11)에 있어서의 측면부(13a, 13b, 13c, 13d)의 길이 방향을 「Y방향」, 단면부(12a, 12b) 및 측면부(13c, 13d)의 단수방향을 「Z방향」이라고 한다.
이 도의 예에 있어서, 자외선 광원(20)과 피측정수 수용 용기(11)란, 서로 이격하여 배치되어 설치되어있다.
피측정수 수용 용기(11)는 직방체형상의 용기 본체를 구성하는 단면부(12a, 12b) 및 측면부(13a, 13b, 13c, 13d)에 의해서 포위된 피측정수를 수용하는 직방체형상의 내부 공간(피측정수 수용 공간)을 가지는 것이며, 측정 환경 분위기를 구성하는 대기(공기) 중의 이산화탄소가 피측정수 중에 받아들여지 않는 구성으로 되어 있다. 이 피측정수 수용 용기(11)는 석영 유리 등의 자외선 투과성 재료로 이루어지는 것이며, 따라서 당해 피측정수 수용 용기(11)의 전체가 자외선 투과부로 되어 있다. 이 자외선 투과부에 있어서는, 당해 자외선 투과부의 적어도 일부에 대해서 자외선 광원(20)으로부터의 광(L)(자외선)이 직접적으로 조사되고, 당해 자외선 투과부에 있어서의 자외선 광원(20)으로부터의 광(L)(자외선)이 조사되는 부분에 의해서 자외선 투과 영역(R)이 구성된다.
또, 피측정수 수용 용기(11)에는 측면부(13a)에 있어서의 길이 방향(Y방향)의 한쪽측(단면부(12a)측)에 피측정수 공급구(17a)가 형성되어 있고, 또 당해 측면부(13a)에 있어서의 길이 방향의 다른쪽측(단면부(12b)측)에는 피측정수 배출구(17b)가 형성되어 있다. 그리고, 피측정수 공급구(17a) 및 피측정수 배출구(17b)는 측면부(13a)의 단수방향(X방향)의 중앙부에 있어서, 당해 측면부(13a)의 길이 방향(Y방향)으로 나란히 설치되어 있다.
이 도의 예에 있어서, 피측정수 수용 용기(11)의 내부(피측정수 수용 공간) 에 있어서는 피측정수 공급구(17a)로부터 공급된 피측정수가 피측정수 배출구(17b)를 향해 당해 피측정수 수용 용기(11)의 길이 방향(Y방향)으로 유통한다.
또, 자외선 광원(20)은 공간을 통하여 측면부(13b)에 대향하고, 당해 측면부(13b)의 길이 방향(Y방향)으로 늘어나도록 배치되어 설치되어 있다. 즉, 자외선 광원(20)은 피측정수 수용 용기(11)와 이격한 상태에서, 당해 피측정수 수용 용기(11)의 내부(피측정수 수용 공간)에 있어서의 피측정수의 유통 방향을 따르도록 배치되어 있다. 그리고, 측면부(13b)에는 당해 측면부(13b)의 단수방향(X방향)의 중앙부에 측면부(13b)의 길이 방향(Y방향)으로 늘어나도록 자외선 투과 영역(R)이 형성되어 있다.
도 2 및 도 3에는 피측정수의 유통 방향이 화살표(2점쇄선 화살표)에 의해서 나타나고 있다.
도 1 및 도 5에는 자외선 투과 영역(R)이 사선(실선 사선)에 의해서 나타나고 있다.
피측정수 수용 용기(11)에 있어서, 자외선 투과부(자외선 투과 영역(R))는 자외선의 감쇠를 억제하는 관점에서 얇은 것이 바람직하다. 자외선 투과부에 있어서의 자외선 투과 영역(R)의 두께는 당해 자외선 투과부(자외선 투과 영역(R))의 재질에 따라 정해진다. 구체적으로는, 자외선 투과부(자외선 투과 영역(R))가 석영 유리로 이루어지는 경우에는 당해 자외선 투과부(자외선 투과 영역(R))의 두께는 0.1~1.0mm인 것이 바람직하다.
또, 피측정수 수용 용기(11)는 도 1~도 3 및 도 5에 나타나고 있는 것과 같이, 편평형상 용기로서, 자외선 광원(20)으로부터의 광(L)의 입사 방향의 치수(Z방향의 치수)가 작은 것이 바람직하다.
이 도의 예에 있어서, 피측정수 수용 용기(11)는 용기 본체 내 치수(피측정수 공급구(17a) 및 피측정수 배출구(17b)를 제외한 피측정수 수용 용기(11)의 용기내 치수)가 X방향 치수 10mm, Y방향 치수 30mm 및 Z방향 치수 5mm이며, 용기 두께(단면부(12a, 12b) 및 측면부(13a, 13b, 13c, 13d)의 두께)가 1.0mm이다.
도전율 측정용 전극을 구성하는 한 쌍의 전극체(15a, 15b)는 각각, 피측정수 수용 용기(11)(구체적으로는, 측면부(13a, 13b, 13c, 13d))의 길이 방향을 따라서 늘어나도록 배치되어 설치되어 있다. 이 한 쌍의 전극체(15a, 15b)는 각각, 피측정수 수용 용기(11)의 길이 방향(Y방향)의 치수보다 긴 전극체용 판부재(19)에 의해서 구성되어 있다. 전극체용 판부재(19)는 예를 들면 백금 등의 금속으로 이루어지고, 전극체(15a, 15b)를 구성하는 일단측 부분이 피측정수 수용 용기(11)(용기 본체)의 내부에 위치하며, 타단측 부분이 단면부(12a)로부터 바깥쪽으로 돌출하여 배치되어 설치되어 있다. 전극체용 판부재(19)에 있어서, 타단측 부분은 외부 리드를 구성하고 있다.
이 도의 예에 있어서, 피측정수 수용 용기(11)에는 단면부(12a)에 당해 단면부(12a)의 단수방향(Z방향)으로 늘어나는 2개의 직사각형 형상 개구부(14)가 당해 단면부(12a)의 길이 방향(X방향)으로 병렬하여 형성되어 있고, 또, 단면부(12b)의 내면에는 2개의 직사각형 형상 개구부(14)의 각각에 대향하도록, 당해 단면부(12b)의 단수방향(Z방향)으로 늘어나는 2개의 오목부(16)가 형성되어 있다. 여기서, 직사각형 형상 개구부(14)의 치수는 X방향 치수 2mm, Z방향 치수 5mm이다. 그리고, 전극체용 판부재(19)는 타단부가 오목부(16)에 삽입되고, 일단측 부분이 직사각형 형상 개구부(14)를 통하여 피측정수 수용 용기(11)의 바깥쪽으로 돌출된 상태에서 당해 오목부(16) 및 당해 직사각형 형상 개구부(14)에 충전된 밀봉재로 이루어지는 밀봉재층(18)에 의해서 지지되어 있다. 여기서, 전극체용 판부재(19)는 밀봉재층(18)이 형성된 직사각형 형상 개구부(14)의 중앙부를 삽입 통과하고 있다. 밀봉재층(18)을 구성하는 밀봉재는 내자외선성을 가지고 있고, TOC의 증가를 부르는 유기물의 용출이 없는 것 또는 적은 것인 것이 바람직하다.
그리고, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)는 당해 한 쌍의 전극체(15a, 15b)의 사이에 형성되는 전극체간 영역(S)의 주면이 자외선 투과부에 있어서의 자외선 투과 영역(R)의 내면에 접촉 또는 근접하는 상태로 설치된다.
구체적으로 설명하면, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)는 측면부(13b)의 내면의 면방향(구체적으로는, X방향)으로 자외선 투과 영역(R)을 개재하도록 병렬하고, 당해 내면에 접촉 또는 근접하여 설치된다. 한 쌍의 전극체(15a, 15b)가 이와 같이 배치되어 설치됨으로써, 전극체간 영역(S)의 주면, 구체적으로는 한 쌍의 전극체(15a, 15b)의 각각에 있어서의 가장 자외선 투과 영역(R)측(측면부(13b)측)에 위치하는 부분을 포함하는 가상 평면(이하, 「전극체간 가상 평면」이라고도 말한다.)이 자외선 투과 영역(R)의 내면에 접촉 또는 근접하는 상태가 된다.
이 도의 예에 있어서, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)를 구성하는 전극체용 판부재(19)는 동일한 형상 치수를 가지고 있다. 전극체용 판부재(19)(전극체(15a, 15b))는 직사각형 평판 형상으로서, 측면부(13a)와 측면부(13b)의 이격 거리보다 근소하게 작은 폭(Z방향 치수)을 가지고 있다. 구체적으로, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)의 치수는 두께(X방향 치수) 1.0mm, 길이(Y방향 치수) 30.0mm, 폭(Z방향 치수) 2.0mm이다. 그리고, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)는 측면부(13b)의 근방 위치에 있어서, 측면부(13a, 13b)에 수직 또한 측면부(13c, 13d)에 평행하게 배치되어 있다.
즉, 각 전극체(15a, 15b)에 있어서의 한쪽(도 5에 있어서의 아래쪽)의 측면을 포함하는 전극체간 가상 평면은 측면부(13b)에 평행, 또한, 당해 측면부(13b)의 내면에 근접한 상태이다. 이와 같이 하여, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)는 전극체간 영역(S)의 주면이 자외선 투과 영역(R)의 내면에 근접하는 상태로 되어 있고, 피측정수 수용 용기(11)의 내부(피측정수 수용 공간)에 있어서의 피측정수의 유통 방향을 따라서 서로 평행하게 늘어나도록 설치되어 있다. 이 한 쌍의 전극체(15a, 15b)의 전극체간 거리는 1.0mm이다.
도 5에는, 자외선 투과 영역(R)이 실선 사선에 의해서 나타나고 있음과 함께, 전극체간 영역(S)이 일점쇄선 사선에 의해서 나타나고 있다.
도 5에 나타나고 있는 것과 같이, 전극체간 영역(S)의 주면이 자외선 투과 영역(R)의 내면에 근접한 상태인 경우에 있어서, 전극체간 영역(S)과 자외선 투과 영역(R)의 내면의 이격 거리(d)는 자외선 광원(20)으로부터의 광(L)에 있어서의 자외선의 파장에 따라 적절하게 정해진다.
구체적으로는, 자외선 광원(20)으로부터의 광(L)이 파장 172nm 이하의 자외선을 포함하는 경우에는 이격 거리(d)는 1.5mm 이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1.0mm 이하이다.
또, 자외선 광원(20)으로부터의 광(L)이 파장 172nm 이하의 자외선을 포함하지 않는 경우에는, 이격 거리(d)는 2.0mm 이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1.5mm 이하이다.
이 도의 예에 있어서, 이격 거리(d)는 1.5mm이다.
자외선 광원(20)은 파장 172nm 이하의 자외선을 포함하는 빛을 방사하는 것이 바람직하다.
자외선 광원(20)이 파장 172nm 이하의 자외선을 포함하는 빛을 방사하는 것에 의해, 그 파장 172nm 이하의 자외선이 높은 에너지를 가지는 것으로 난분해성 물질(구체적으로는, 예를 들면 요소)을 분해할 수 있는 점에서, 보다 한층 높은 신뢰성으로 측정 대상 물질의 농도(구체적으로는, TOC)를 측정할 수 있다.
파장 172nm 이하의 자외선을 포함하는 빛을 방사하는 자외선 광원(20)의 바람직한 구체적인 예로는 크세논 엑시머 램프를 들 수 있다. 여기서, 크세논 엑시머 램프란 피크 파장이 172nm인 자외선 방사 램프이다.
이 도의 예에 있어서, 자외선 광원(20)으로는 직원주 형상의 크세논 엑시머 램프가 이용되고 있다.
또, 자외선 광원(20)으로는 자외선을 방사하는 것이면 여러 가지의 것을 이용할 수 있고, 예를 들면, 저압 수은 램프 등의 파장 172nm 이하의 자외선을 방사하지 않는 것을 이용할 수도 있다.
이 측정 장치(10)에 있어서, 자외선 광원(20)의 점등 조건 구체적으로는 자외선 투과 영역(R)에 있어서의 자외선 강도는 적어도 피측정수 수용 공간에 있어서 도전성 물질 생성 반응을 일으킬 수 있으면 되고, 자외선 광원(20)의 종류 및 피측정수의 종류 등에 따라, 자외선 투과부(자외선 투과 영역(R))의 재질 및 두께 등을 고려하여 적절히 설정된다. 또, 자외선 투과 영역(R)에 있어서의 자외선 강도 분포는 똑같지 않아도 된다.
또, 측정 장치(10)에 있어서의, 피측정수 수용 용기(11)의 내부(피측정수 수용 공간)에 있어서의 피측정수의 유속, 자외선 투과 영역(R)의 크기, 피측정수의 온도 및 그 외의 조건은 피측정수의 종류(측정 대상 물질(유기물)의 종류), 자외선 광원(20)의 종류, 피측정수 수용 용기(11)의 형상 치수, 및 한 쌍의 전극체(15a, 15b)의 형상 치수, 재질 및 배치 위치 등에 따라 적절하게 설정된다.
이 도의 예에 있어서, 자외선 광원(20)(크세논 엑시머 램프)은 자외선 투과 영역(R)에 있어서의 방사 조도가 6.45mW/cm2가 되는 조건에서 점등된다.
또, 측정 장치(10)에 있어서는, 자외선 광원(20)과 피측정수 수용 용기(11)의 사이(구체적으로는, 자외선 광원(20)과 자외선 투과 영역(R) 사이)의 공간을 질소 가스 등의 불활성 가스로 퍼지하는 퍼지 수단(도시 생략)이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 퍼지 수단으로는, 예를 들면, 자외선 광원(20)과 피측정수 수용 용기(11) 사이에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 장치를 이용할 수 있다.
자외선 광원(20)과 피측정수 수용 용기(11)의 사이의 공간이 불활성 가스로 퍼지되고 있는 것에 따르면, 대기 중에 존재하는 자외선 흡수 가스(예를 들면, 산소)에 자외선(진공 자외선)이 흡수되는 것에 기인하여, 자외선 광원(20)으로부터의 광(L)(자외선)이 자외선 투과 영역(R)에 도달하기까지 감쇠하는 것을 억제할 수 있다.
이 측정 장치(10)에 있어서는, 측정 동작 중(구체적으로는, TOC 측정 동작 중)에는 먼저, 소정 온도(예를 들면, 25℃)의 피측정수가 피측정수 공급구(17a)를 통하여 피측정수 수용 용기(11)의 내부(피측정수 수용 공간)에 공급되어 당해 내부에 피측정수가 채워진 상태가 된다. 이어서, 피측정수 수용 용기(11)에 수용된 피측정수, 구체적으로는, 피측정수 수용 용기(11)의 내부를 피측정수 배출구(17b)를 향해 유통한 상태의 피측정수 또는 체류한 상태의 피측정수에 대해서, 자외선 광원(20)으로부터의 광(L)(자외선)이 자외선 투과부(자외선 투과 영역(R))를 통하여 조사된다. 이 피측정수에 대한 자외선 조사는 반드시 측정 동작이 종료할 때까지의 사이에 연속하여 실시하는 것이 필요하지 않고, 자외선 광원(20)은 점등되고 나서 소정 시간 경과 후에 소등되어도 된다. 그러나, 자외선 광원(20)은 피측정수 수용 용기(11)에 수용된 피처리수에 대해서 자외선을 조사한 후, 도전율 측정용 전극(한 쌍의 전극체(15a, 15b))에 의한 도전율의 측정이 개시되기 전에 소등한 상태가 되는 것이 바람직하다. 도전율의 측정 중에 자외선 광원(20)이 점등한 상태로 되어 있는 경우에는, 도전율을 측정할 즈음에, 자외선 광원(20)으로부터의 광(L)(자외선)이 전극체(15a, 15b)에 조사됨으로써 생기는 광전 효과를 고려할 필요가 있다.
이와 같이 하여, 자외선 광원(20)으로부터의 광(L)(자외선)이 조사된 피측정수에 있어서는, 자외선의 작용에 의해서 유기물이 분해하여 이산화탄소가 생성되고, 이 이산화탄소가 물에 용해됨으로써 탄산 이온이 생성됨으로써, 피측정수의 도전율이 변화한다. 즉, 피측정수에 있어서는, 자외선 조사에 의해, 도전성 물질 생성 반응이 생겨 도전성 물질인 탄산 이온이 생성되는 것에 의해서 도전율이 증가한다. 그리고, 그 피측정수에 있어서의 도전율의 변화량이 도전율 측정용 전극(한 쌍의 전극체(15a, 15b))에 의해서 측정되고, 그 도전율의 변화량의 측정값에 의거하여, 측정 대상 물질인 유기물의 농도(TOC)가 검출된다.
여기서, 피측정수에 대한 자외선 조사를 측정 동작이 종료할 때까지의 사이에 연속하여 실시하는 경우에는 도전율의 측정(구체적으로는, 측정되는 전류값에 의거하는 도전율의 산출)에 즈음해서는, 자외선 광원(20)으로부터의 광(L)(자외선)이 전극체(15a, 15b)에 조사됨으로써 생기는 광전 효과를 고려할 필요가 있다. 또, 피측정수 공급구(17a)를 통하여 공급되는 피측정수의 온도에 따라서는 온도 보상을 실시할 필요가 있다.
그러나, 측정 장치(10)에 있어서는, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)의 사이에 형성되는 전극체간 영역(S)의 주면이 피측정수 수용 용기(11)에 있어서의 자외선 투과 영역(R)의 내면에 근접한 상태로 되어 있다. 이 때문에, 자외선 광원(20)으로부터의 광(L)에 있어서의 자외선이 물에 흡수되기 쉬운 파장역의 자외선(구체적으로는, 파장 190nm 이하의 자외선)을 포함하는 것이기 때문에, 자외선에 의한 도전성 물질 생성 반응이 주로 피측정수 수용 용기(11)에 있어서의 자외선 투과 영역(R)의 근방 위치에서 생기는 경우여도, 그 도전성 물질 생성 반응이 전극체간 영역(S)에 있어서 생겨 탄산 이온(도전성 물질)이 생성되게 된다. 또, 자외선 투과 영역(R)과 전극체간 영역(S) 사이에 있어서 생긴 탄산 이온(도전성 물질)이 즉시 전극체간 영역(S)까지 확산되게 된다. 그 결과, 피측정수에 대한 자외선 광원(20)으로부터의 광(L)(자외선)의 조사를 개시하고 나서 단시간 동안에 도전율 측정용 전극에 의해서 안정적으로 도전율을 측정하는, 즉 자외선 조사에 의한 도전율의 변화량을 측정할 수 있게 된다.
따라서, 측정 장치(10)에 의하면, 장시간을 필요로 하는 일 없이, 높은 신뢰성으로 TOC를 측정할 수 있다.
또, 측정 장치(10)에 있어서, 자외선 광원(20)으로부터의 광(L)(자외선)이 피측정수 수용 용기(11)의 내부(피측정수 수용 공간)를 유통한 상태의 피측정수에 조사되는 경우에는, 도전성 물질 생성 반응이 생기는 자외선 투과 영역(R)의 근방 위치, 즉 측면부(13b)의 내면의 근방 위치에 있어서의 피측정수의 유속이 피측정수 수용 용기(11)의 중앙 위치에 있어서의 유속에 비해 작음으로써, 자외선에 의한 유기물의 분해가 충분히 실시된다. 이 때문에, 피측정수가 피측정수 수용 용기(11)의 내부를 유통한 상태인 경우에 있어서도, 정확한 TOC를 검출할 수 있다.
즉, 측정 장치(10)에 있어서는, 피측정수가 유통한 상태에서 측정을 실시하는 경우여도 피측정수가 체류한 상태에서 측정을 실시하는 경우여도 마찬가지로 정확한 TOC를 검출할 수 있다. 여기서, 「피측정수가 체류한 상태」란, 피측정수 수용 용기(11)의 내부(피측정수 수용 공간)에 피측정수가 충전은 되고 있지만, 피측정수 공급구(17a)로부터 새로운 피측정수가 공급되지 않고, 피측정수 수용 용기(11)의 내부에 있어서 피측정수의 유속이 없는 상태이다.
또, 측정 장치(10)에 있어서는, 자외선 광원(20)으로서 파장 172nm 이하의 자외선을 포함하는 빛을 방사하는 것을 이용함으로써, 피측정수가 측정 대상 물질로서 난분해성 물질을 함유하는 것이어도, 장시간을 필요로 하는 일 없이, 보다 한층 높은 신뢰성으로 TOC를 측정할 수 있다.
그 이유에 대해 상세하게 설명한다.
자외선 광원(20)으로서 엑시머 램프 등의 파장 172nm 이하의 고에너지의 자외선을 방사하는 것을 이용하는 것에 의하면, 저압 수은 램프로부터의 자외선(구체적으로는, 파장 185nm의 자외선 및 파장 254nm의 자외선)에 의해서는 분해할 수 없는 난분해성 물질을 분해할 수 있다. 한편, 파장 172nm 이하의 자외선은 저압 수은 램프로부터의 자외선에 비하여, 보다 한층 물에 흡수되기 쉬운 점에서, 도전성 물질 생성 반응은, 보다 한층 자외선 투과 영역(R)의 근방 위치에 있어서 생기게 된다. 그러나, 측정 장치(10)에 있어서는, 전극체간 영역(S)의 주면이 피측정수 수용 용기(11)에 있어서의 자외선 투과 영역(R)의 내면에 근접한 상태가 되고, 따라서 전극체간 영역(S)에 있어서 도전성 물질 생성 반응이 생겨 탄산 이온(도전성 물질)이 생성된다. 이 때문에, 장시간을 필요로 하는 일 없이, 보다 한층 높은 신뢰성으로 TOC를 측정할 수 있다.
즉, 특허문헌 1에 있어서 개시되고 있는 것과 같은 원봉 형상의 한 쌍의 전극체로 이루어지는 도전율 측정용 전극이 직원관 형상의 셀(피측정수 수용 용기)의 중심축의 근방 위치에 배치되어서 이루어지는 종래의 TOC 측정 장치에 있어서, 단순히, 저압 수은 램프를 대신하여 엑시머 램프를 이용했을 경우에는, 자외선 광원으로부터의 자외선에 의해서 난분해성 물질을 분해할 수 있게 되지만, TOC의 농도를 정확하게 측정하기 위해서는, 종래의 TOC 측정 장치에 비하여, 지극히 긴 측정 시간을 필요로 하게 된다. 따라서, 저압 수은 램프를 대신하여 엑시머 램프를 이용한 것 이외에는 종래의 TOC 측정 장치와 같은 구성을 가지는 TOC 측정 장치에 있어서는, 종래의 TOC 측정 장치에 있어서 필요하게 되는 측정 시간과 동일한 측정 시간에 의해서 측정을 실시했을 경우에는 측정 정밀도가 작아져 버린다.
이상, 본 발명의 측정 장치에 대해 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기의 예로 한정되는 것이 아니고, 여러 가지의 변경을 더할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 측정 장치는 피측정수 수용 용기와, 자외선 광원과, 도전율 측정용 전극을 구비하고, 당해 도전율 측정용 전극을 구성하는 한 쌍의 전극체의 사이에 형성되는 전극체간 영역의 주면이 자외선 투과 영역의 내면에 접촉 또는 근접하는 상태에 설치되어 있으면 되고, 피측정수 수용 용기의 구성, 자외선 광원의 구성, 및 도전율 측정용 전극(한 쌍의 전극체)의 구성 등은 특별히 한정되는 것은 아니다.
구체적으로는, 예를 들면, 도 1~도 5에 따른 측정 장치에 있어서는, 자외선 투과 영역(R)은 측면부(13a)에 형성되어 있어도 되고, 자외선 투과부의 전체부(피측정수 수용 용기(11)의 용기 본체의 전체)에 의해서 구성되어 있어도 된다. 또, 피측정수 수용 용기(11)의 용기 본체의 전체가 자외선 투과부로 되어 있지 않아도 된다. 또, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)는 전극체간 가상 평면이 자외선 투과 영역(R)에 평행한 상태가 되도록 배치되지 않아도 되고, 서로 평행하게 배치되지 않아도 되고, 또 서로 다른 형상 치수를 가지는 것이어도 된다. 또, 자외선 광원(20)은 피측정수 수용 용기(11)의 내부(피측정수 수용 공간)에 있어서의 피측정수의 유통 방향으로 늘어나도록 배치되어 설치되어 있지 않아도 되고, 예를 들면 피측정수 수용 용기(11)의 내부에 있어서의 피측정수의 유통 방향으로 직교하는 방향으로 늘어나도록 배치되어 설치되어 있어도 된다. 또, 피측정수 수용 용기의 내부에는 온도 측정 수단이 설치되어 있어도 된다. 이처럼 온도 측정 수단이 설치되어 있는 경우에는 당해 온도 측정 수단에 의해서 측정되는 피측정수의 온도에 따라 도전율의 측정(구체적으로는, 측정되는 전류값에 의거하는 도전율의 산출)에 즈음하여, 온도 보상을 실시할 수 있다.
또, 본 발명의 측정 장치는 도 6에 나타내는 바와 같이, 자외선 광원(20)이 수직 직사각형 기둥 형상이어도 된다. 이 도 6에 따른 측정 장치는 자외선 광원(20)의 형상이 다른 것 이외에는 도 1~도 5에 따른 측정 장치(10)와 같은 구성을 가지는 것이다.
또, 본 발명의 측정 장치는, 도 7~도 9에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)가 원봉 형상인 것, 즉 한 쌍의 전극체(15a, 15b)가 원봉 형상인 전극체용 봉부재(26)에 의해서 구성되어 있어도 된다. 이 도 7~도 9에 따른 측정 장치는 한 쌍의 전극체(15a, 15b)의 형상이 다른 것, 즉 전극체용 판부재(19)를 대신해 전극체용 봉부재(26)가 이용되고 있는 것 이외에는 도 1~도 5에 따른 측정 장치(10)와 같은 구성을 가지는 것이다. 여기에, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)의 사이에 형성되는 전극체간 영역(S)은 한 쌍의 전극체(15a, 15b)가 원봉 형상 등의 만곡면을 가지는 형상인 경우에 있어서도, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)가 직사각형 평판 형상인 경우(도 5 참조)와 마찬가지로, 서로 대향하는 부분의 사이에 형성되는 공간에 의해서 구성된다.
이 도의 예에 있어서, 피측정수 수용 용기(11)는 석영 유리로 이루어져있고, 용기 본체 내 치수(피측정수 공급구(17a) 및 피측정수 배출구(17b)를 제외한 피측정수 수용 용기(11)의 용기 내 치수)가 X방향 치수 10mm, Y방향 치수 30mm 및 Z방향 치수 5mm이며, 용기 두께(단면부(12a, 12b), 및 측면부(13a, 13b, 13c, 13d)의 두께)가 1.0mm이다. 또, 피측정수 수용 용기(11)의 단면부(12a)에 형성된 2개의 직사각형 형상 개구부(14)의 치수는 X방향 치수 2mm, Z방향 치수 5mm이다.
또, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)를 구성하는 전극체용 봉부재(26)는 백금으로 이루어지고, 서로 동일한 형상 치수를 가지고 있으며, 밀봉재층(18)이 형성된 직사각형 형상 개구부(14)의 중앙부를 삽입 통과하고 있다. 이 한 쌍의 전극체(15a, 15b)는 측면부(13a, 13b, 13c, 13d)의 길이 방향을 따라서 평행하게 늘어나도록 배치되어 있다. 그리고, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)의 각각의 주면에 있어서의 가장 자외선 투과 영역(R)측(측면부(13b)측)에 위치하는 부분을 포함하는 전극체간 가상 평면이 자외선 투과 영역(R)의 내면에 근접하는 상태로 되어있다. 즉, 각 전극체(15a, 15b)의 주면에 있어서의 가장 측면부(13b)에 근접하는, 당해 전극체(15a, 15b)의 길이 방향으로 늘어나는 선형상 부분을 포함하는 전극체간 가상 평면은 측면부(13b)에 평행, 또한, 당해 측면부(13b)의 내면에 근접한 상태이다. 이와 같이 하여, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)는 전극체간 영역(S)의 주면이 자외선 투과 영역(R)의 내면에 근접하는 상태로 되어 있고, 피측정수 수용 용기(11)의 내부(피측정수 수용 공간)에 있어서의 피측정수의 유통 방향을 따라서 서로 평행하게 늘어나도록 설치되어 있다. 이 한 쌍의 전극체(15a, 15b)의 치수는 직경 0.75mm, Y방향 치수(길이) 30mm이다. 또, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)의 전극체간 거리는 1mm이다.
또, 이격 거리(d)는 1.5mm이다.
또, 자외선 광원은 자외선 투과 영역(R)에 있어서의 방사 조도가 6.45mW/cm 2가 되는 조건에서 점등된다.
도 9에는, 자외선 투과 영역(R)이 실선 사선에 의해서 나타나고 있음과 함께, 전극체간 영역(S)이 일점쇄선 사선에 의해서 나타나고 있다.
또, 본 발명의 측정 장치는, 도 10~도 13에 나타내는 바와 같이, 피측정수 수용 용기(11)(용기 본체)가 직원주 형상인 것이어도 된다. 이 도 10~도 13에 따른 측정 장치는 피측정수 수용 용기(11)(용기 본체)의 형상이 다른 것 이외에는 도 1~도 5에 따른 측정 장치(10)와 같은 구성을 가지는 것이다.
이하, 도 10~도 13에 있어서는, 편의상 한 쌍의 전극체(15a, 15b)(전극체용 판부재(19))의 병렬 방향을 「X방향」, 피측정수 수용 용기(11)에 있어서의 측면부(33)의 길이 방향을 「Y방향」, 전극체간 가상 평면에 수직인 방향을 「Z방향」이라고 한다.
이 도 10~도 13에 따른 측정 장치에 있어서, 피측정수 수용 용기(11)는 용기 본체의 형상이 직원주 형상인 것 이외에는 도 1~도 5에 따른 측정 장치(10)와 같은 구성을 가지는 것이다. 이 피측정수 수용 용기(11)는 원주 형상의 용기 본체를 구성하는 단면부(32a, 32b) 및 측면부(33)에 의해서 포위된 원주 형상의 내부 공간(피측정수 수용 공간)을 가지고 있고, 피측정수 공급구(17a) 및 피측정수 배출구(17b)가 피측정수 공급구(17a)가 단면부(32a) 측에 위치하고, 피측정수 배출구(17b)가 단면부(32b)에 위치하도록 하여 Y방향으로 나란히 설치되어 있다.
그리고, 피측정수 수용 용기(11)와 자외선 광원(20)이란, 당해 자외선 광원(20)과 피측정수 공급구(17a) 및 피측정수 배출구(17b)가 피측정수 수용 공간을 통하여 Z방향으로 대향하도록 배치되어 설치되어 있다. 즉, 피측정수 공급구(17a) 및 피측정수 배출구(17b)는 자외선 투과 영역(R)에 대향한 상태로 되어있다.
또, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)는 각 전극체(15a, 15b)에 있어서의 한쪽(도 13에 있어서의 아래쪽)의 측면을 포함하는 전극체간 가상 평면이 자외선 투과 영역(R)의 내면에 근접한 상태로 X방향 및 Z방향으로 평행하게 병렬하고, 피측정수 수용 용기(11)의 측면부(33)를 따라서 늘어나도록 배치되어 있다.
이 도의 예에 있어서, 피측정수 수용 용기(11)는 석영 유리로 이루어지고, 용기 본체 내 치수(피측정수 공급구(17a) 및 피측정수 배출구(17b)를 제외한 피측정수 수용 용기(11)의 용기 내 치수)가, 직경 10mm 및 길이(Y방향 치수) 30mm이며, 용기 두께(단면부(32a, 32b) 및 측면부(33)의 두께)가 1.0mm인 것이다. 또, 피측정수 수용 용기(11)의 단면부(32a)에 형성된 2개의 직사각형 형상 개구부(14)의 치수는, X방향 치수 2mm, Z방향 치수 5mm이다.
또, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)를 구성하는 전극체용 판부재(19)는 백금으로 이루어지고, 동일한 형상 치수를 가지고 있으며, 밀봉재층(18)이 형성된 직사각형 형상 개구부(14)의 중앙부를 삽입 통과하고 있다. 이 한 쌍의 전극체(15a, 15b)의 치수는 두께(X방향 치수) 1mm, 길이(Y방향 치수) 30mm 및 폭(Z방향 치수) 2mm이다. 또, 한 쌍의 전극체(15a, 15b)의 전극체간 거리는 1mm이다.
또, 이격 거리(d)는 1.5 mm이다.
자외선 광원(20)은 자외선 투과 영역(R)에 있어서의 방사 조도가 6.45mW/cm 2가 되는 조건에서 점등된다.
도 10 및 도 13에는 자외선 투과 영역(R)이 실선 사선에 의해서 나타나고 있고, 또, 도 13에는, 전극체간 영역(S)이 일점쇄선 사선에 의해서 나타나고 있다.
또, 본 발명의 측정 장치는 이용 용도가 모든 유기 탄소 측정 장치로 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 측정 장치에 있어서, 측정 대상 물질은 유기물로 한정되는 것이 아니고, 자외선이 조사됨으로써 도전성 물질 생성 반응을 일으키는 것이면 된다.
[실시예]
이하, 본 발명의 측정 장치의 실시예에 대해 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
도 7~도 9의 구성에 따라서 측정 장치(이하, 「측정 장치(1)」라고도 말한다.)를 제작했다.
제작한 측정 장치(1)는 이하의 사양을 가지는 것이다.
(피측정수 수용 용기)
재질：합성 석영 유리(신에츠 세키에이 제조 Suprasil F310)
용기 본체 내 치수(단, 피측정수 공급구 및 피측정수 배출구를 제외한 피측정수 수용 용기의 용기 내 치수)：X방향 치수；10mm, Y방향 치수；30mm, Z방향 치수；5mm
용기 두께：1.0mm
직사각형 형상 개구부 치수：X방향 치수；2mm, Z방향 치수；5mm
(도전율 측정용 전극)
전극체의 재질：백금
전극체의 치수：직경 0.75mm, Y방향 치수(길이)；용기 내 치수에 있어서의 Y방향 치수와 같은(30mm)
한 쌍의 전극체의 전극체간 거리：1mm
전극체간 영역과 자외선 투과 영역 내면의 이격 거리(d)：1.5mm
(자외선 광원)
종류：크세논 엑시머 램프
엑시머 램프의 봉입 가스：크세논과 네온(버퍼 가스)의 혼합 가스(크세논：
네온=3：7)
엑시머 램프에 따른 봉입압：350torr
엑시머 램프의 소비 전력：8W
엑시머 램프의 발광 길이：55mm
자외선 광원과 자외선 투과 영역의 이격 거리：0.5mm
한편, 피측정수로서 도전율이 0.10μS/cm의 초순수로 스크로스(와코 준야쿠 코교 제품 시약 특급)를 용해함으로써, TOC값이 0.5ppm이며 도전율이 0.10μS/cm인 측정용 샘플수를 준비했다.
이 피측정수의 TOC값은 (주)시마즈 세이사쿠쇼 제조의 TOC계(형식：TOC-L)에 의해서 측정함으로써 확인했다.
제작한 측정 장치(1)에 있어서, 피측정수 공급구를 통하여 피측정수 수용 용기의 내부(피측정수 수용 공간)에, 준비한 측정용 샘플수(피측정수)를 공급하고, 당해 피측정수 수용 용기의 내부(피측정수 수용 공간)를 측정용 샘플수로 채웠다. 이어서, 자외선 광원을 자외선 투과부(자외선 투과 영역(R))에 있어서의 방사 조도가 6.45mW/cm2 가 되는 조건에 의해서 점등하고, 피측정수 수용 용기의 내부의 측정용 샘플수에 대해서, 자외선 광원으로부터의 빛(자외선)을 조사했다. 그 후, 자외선 광원을 소등하고, 도전율 측정용 전극을 구성하는 한 쌍의 전극체 사이에, 인가 전압 0.5Vrms, 주파수 1.0kHz의 정현파를 인가하여, 이 한 쌍의 전극체 사이를 흐르는 전류의 전류값을 경시적으로 측정했다. 그리고, 얻어진 전류값에 의거하여 측정 샘플수의 도전율을 산출했다. 즉, 피측정수 수용 용기의 내부의 측정용 샘플수의 도전율을 교류 2전극법에 따라 측정했다.
이 측정 장치(1)에 있어서, 자외선 광원을 소등하고 나서 안정적으로 도전율을 측정할 수 있게 되기까지 필요로 하는 시간, 즉 일정한 도전율을 측정할 수 있게 되기까지 필요로 하는 시간을 확인했는데, 그 시간은, 후술하는 비교예 1에 따른 측정 장치에 비해 짧아지고, 구체적으로는 1/50배의 시간이었다. 즉, 측정 장치(1)에 의하면, 비교예 1에 따른 측정 장치에 비해, 50배 빨리 자외선 조사에 의한 도전율의 변화량을 측정할 수 있었다.
[비교예 1]
실시예 1에 따른 측정 장치(1)에 있어서, 전극체간 영역과 자외선 투과 영역 내면의 이격 거리가 2.0mm인 것 이외에는 당해 측정 장치(1)와 같은 구성을 가지는 측정 장치(이하, 「비교용 측정 장치(1)」라고도 말한다.)를 제작했다.
제작한 비교용 측정 장치(1)에 있어서, 실시예 1과 마찬가지로 하여, TOC값이 0.5ppm이며 도전율이 0.10μS/cm인 측정용 샘플수의 도전율을 안정적으로 측정할 수 있게 되기까지 필요로 하는 시간을 확인했다. 그 결과, 비교용 측정 장치(1)에 있어서는, 상술한 것처럼, 실시예 1에 따른 측정 장치(1)에 비하여, 안정적으로 도전율을 측정할 수 있게 되기까지 필요로 하는 시간이 50배나 길어졌다.
[실시예 2]
실시예 1에 따른 측정 장치(1)에 있어서, 자외선 광원으로서 저압 수은 램프를 이용한 것 이외에는 당해 측정 장치(1)와 같은 구성을 가지는 측정 장치(이하, 「측정 장치(2)」라고도 말한다.)를 제작했다.
제작한 측정 장치(2)에 있어서, 실시예 1과 마찬가지로 하여, TOC값이 0.5 ppm이며 도전율이 0.10μS/cm인 측정용 샘플수의 도전율을 안정적으로 측정할 수 있게 되기까지 필요로 하는 시간을 확인했다. 그 결과, 측정 장치(2)에 있어서는 안정적으로 도전율을 측정할 수 있도록 되기까지 필요로 하는 시간이 후술하는 실시예 3에 따른 측정 장치와 대략 동등했다.
[실시예 3]
실시예 2에 따른 측정 장치(2)에 있어서, 전극체간 영역과 자외선 투과 영역 내면의 이격 거리가 2.0mm인 것 이외에는 당해 측정 장치(2)와 같은 구성을 가지는 측정 장치(이하, 「측정 장치(3)」라고도 말한다.)를 제작했다.
제작한 측정 장치(3)에 있어서, 실시예 1과 마찬가지로 하여, TOC값이 0.5 ppm이며 도전율이 0.10μS/cm인 측정용 샘플수의 도전율을 안정적으로 측정할 수 있게 되기까지 필요로 하는 시간을 확인했다. 그 결과, 측정 장치(3)에 있어서는, 상술한 것처럼 안정적으로 도전율을 측정할 수 있게 되기까지 필요로 하는 시간이 실시예 2에 따른 측정 장치(2)와 대략 동등했다.
10 측정 장치
11 피측정수 수용 용기
12a, 12b 단면부
13a, 13b, 13c, 13d 측면부
14 직사각형 형상 개구부
15a, 15b 전극체
16 오목부
17a 피측정수 공급구
17b 피측정수 배출구
18 밀봉재층
19 전극체용 판부재
20 자외선 광원
26 전극체용 봉부재
32a, 32b 단면부
33 측면부
L 광
R 자외선 투과 영역
S 전극체간 영역
11 피측정수 수용 용기
12a, 12b 단면부
13a, 13b, 13c, 13d 측면부
14 직사각형 형상 개구부
15a, 15b 전극체
16 오목부
17a 피측정수 공급구
17b 피측정수 배출구
18 밀봉재층
19 전극체용 판부재
20 자외선 광원
26 전극체용 봉부재
32a, 32b 단면부
33 측면부
L 광
R 자외선 투과 영역
S 전극체간 영역
Claims (11)
- 피측정수를 수용하는, 자외선 투과부를 가지는 피측정수 수용 용기와, 당해 피측정수 수용 용기에 수용된 피측정수에 대해서 당해 자외선 투과부를 통하여 자외선을 조사하는 자외선 광원과, 당해 피측정수 수용 용기 내에 있어서 서로 이격하여 대향 배치된 한 쌍의 전극체로 이루어지는 도전율 측정용 전극을 구비하고 있고,
상기 피측정수 수용 용기 내의 피측정수 중에 있어서의, 자외선에 의한 도전성 물질 생성 반응에 의해 증가하는 도전율의 변화량에 의거하여, 측정 대상 물질의 농도를 검출하는 측정 장치로서,
상기 도전율 측정용 전극을 구성하는 상기 한 쌍의 전극체는, 당해 한 쌍의 전극체의 사이에 형성되는 전극체간 영역의 주면(周面)이, 상기 피측정수 수용 용기의 자외선 투과부에 있어서의 자외선 투과 영역의 내면에 접촉 또는 근접하는 상태로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 측정 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 자외선 광원은, 파장 172nm 이하의 자외선을 포함하는 빛을 방사하는 것임을 특징으로 하는 측정 장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 자외선 광원은, 크세논 엑시머 램프인 것을 특징으로 하는 측정 장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 전극체간 영역과 상기 자외선 조사 영역의 내면의 이격 거리가 1.5mm 이하인 것을 특징으로 하는 측정 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 이격 거리가 1.0mm 이하인 것을 특징으로 하는 측정 장치. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 피측정수 수용 용기의 내부를 상기 피측정수가 유통한 상태에 있어서, 상기 자외선 광원으로부터의 빛이 상기 피측정수에 조사되는 것을 특징으로 하는 측정 장치. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 피측정수 수용 용기의 내부를 상기 피측정수가 체류한 상태에 있어서, 상기 자외선 광원으로부터의 빛이 상기 피측정수에 조사되는 것을 특징으로 하는 측정 장치. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 자외선 광원은, 상기 도전율 측정용 전극에 의한 도전율의 측정이 개시되기 전에 소등한 상태가 되는 것을 특징으로 하는 측정 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 자외선 광원 및 상기 한 쌍의 전극은, 상기 피측정수 수용 용기의 내부에 있어서의 상기 피측정수의 유통 방향을 따르도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 측정 장치. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 자외선 투과부는 석영 유리로 이루어지고,
상기 자외선 투과부의 두께는 0.1~1.0mm인 것을 특징으로 하는 측정 장치. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 자외선 광원과 상기 피측정수 수용 용기 사이의 공간을 불활성 가스로 퍼지하는 퍼지 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
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