JP2003211159A - 光酸化器、水処理装置及び測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より簡単な構造で、効率的かつ安全に、液体
等の流体中の目的成分を酸化できる光酸化器を提供する
ことを課題とする。 【解決手段】 内管１ａと外管１ｂとを両端で封止し、
放電により紫外線を放射する物質を封入して環状の放電
管１とする。内管１ａの内側を反応空間２として、この
反応空間２に液体を導入する。外管１ｂの周囲には、反
射膜３をコーティングする。放電管１には、高周波電源
４に接続したコイル５を巻回する。そして、このコイル
５に高周波電流を流すことによって得られる高周波誘導
磁界による誘導磁界により、放電管１を放電させる。そ
して、放電管１から内側の反応空間２に放射される紫外
線を液体に照射して酸化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体等の流体を酸
化するための光酸化器、水処理装置、及び測定装置に関
する。さらに詳しくは、水中の微生物等を酸化して下水
等を殺菌する水処理装置や、超純水等の全有機炭素含量
（ＴＯＣ）等を測定するための測定装置等に好適に使用
できる光酸化器、並びにこの光酸化器を用いた水処理装
置及び測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水処理においては、環境に放流する前
の水を殺菌処理することが行われている。従来、最も一
般的になされている殺菌の方法は塩素処理である。しか
し、塩素処理は、有害な副生成物を発生させがちであ
る。また、塩素を含む放流水が、水棲生物やノリ等の植
物に影響を与える可能性もある。そのため、塩素に代え
てオゾンを用いるオゾン処理も行われている。

【０００３】近年、オゾン処理よりもさらに環境への負
荷が少ない処理方法として、紫外線を用いた水処理の方
法が注目されている。紫外線による処理は、水中の微生
物のＤＮＡを光化学反応によって直接破壊し、数秒で不
活性化することができるので、信頼性の高い殺菌方法で
ある。

【０００４】このような水処理用の光酸化器としては、
例えば紫外線ランプを直接水槽内に侵浸して照射する構
造や、紫外線ランプを内包した密閉構造のケーシング内
に、満水状態で水を循環させる構造等の光酸化器が用い
られている。

【０００５】一方、現代の高度な工業的製造プロセス等
においては、高度に精製された「超純水」がしばしば大
量に用いられている。例えば半導体の洗浄、医療用薬品
や注射液などの製造、化学分析等においては、不純物、
例えば微粒子、各種イオン、細菌等の微生物、有機化合
物等の溶解物質を実質的に含んでいない純水が必要不可
欠である。かかる純水を製造するシステムは通常、逆浸
透法、蒸留法、イオン交換法、吸着法、真空脱気法、紫
外線酸化法、限外濾過法を含む種々の濾過手段を組み合
わせて用いている。特に、例えば半導体製造分野では、
ＬＳＩの集積度の増大につれ回路の間隔が狭くなってい
るので、回路短絡を防止するために半導体洗浄水を一層
高純度にする必要があり、イオンのみならず、微粒子、
細菌や有機物質も可能な限り除去しなければならない。

【０００６】純水の清浄度を表す方式の一つとして、水
中の有機物中の炭素量で汚染度を表す全有機炭素（ＴＯ
Ｃ）値がある。純水のＴＯＣ値を測定する手段として、
紫外線（ＵＶ）酸化方式のＴＯＣ計が広く利用されてい
る。かかるＴＯＣ計では、試料液を光酸化器へ導入し、
ここで試料液に紫外線を照射して試料液中の有機炭素を
有機酸や二酸化炭素に変化させる。そして、これにより
得られる試料液の導電率変化に基づいて試料液のＴＯＣ
値を求めている。

【０００７】かかる光酸化器は、前記ＴＯＣに限らず、
試料液を酸化してから分析する用途において広く求めら
れている。たとえば、全リンや全窒素の測定は、試料液
を酸化して試薬で呈色させることにより、比色分析によ
って行うことができる。

【０００８】このような分析用途の光酸化器としては、
例えば図８に示すような構造の光酸化器が知られてい
る。この光酸化器は、直管形状の紫外線ランプ１２１の
まわりに、細径で螺旋形状の反応管１２２が巻き付けら
れて構成されている。そして、一定量の試料水Ｓをポン
プ１２４で配管１２５を経由して反応管１２２に移送
し、この一定量の試料水Ｓに紫外線ランプ１２１から紫
外線を照射した後に分析計１２６へ送り込み、分析を行
うようになっている。

【０００９】また、図９に示すような構造の光酸化器も
知られている。図９において、１０１は太い直管形状の
反応管であり、この反応管１０１の長手方向に沿って紫
外線ランプ１０２が螺旋形状に巻き付けられている。１
０３は反応管１０１の試料水導入口である。試料水導入
口１０３には、ポンプ等の送液手段１０４により、バル
ブ１２０が設けられた配管１０５を通って、一定量の試
料水Ｓが導入されるようになっている。１０６は反応管
１０１の試料水出口である。、紫外線ランプ１０２から
の紫外線照射により酸化分解された試料水Ｓは、試料水
出口１０６から配管１０７を通って分析計１０８へ送り
込まれるようになっている。なお、１０９は紫外線ラン
プ１０２の電極部であり、Ｅは電極部１０９に接続され
た電源である。

【００１０】さらに、紫外線ランプ１０２の外側は、内
面に反射板１１０が設けられたケーシング１１１で囲ま
れ、密閉されている。そして、ケーシング１１１内に
は、不活性ガスが充填されており、紫外線により空気雰
囲気でオゾンが発生するのが防止されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の水処理用の
光酸化器では、紫外線ランプを直接水槽内に侵浸して照
射する場合、照射した光を水の中にだけ留めることがで
きず、酸化効率が充分でなかった。また、周囲の設備等
を紫外線で劣化させてしまうと共に、作業者の目等、健
康に悪影響を与えるという問題もあった。

【００１２】また、紫外線ランプを内包した密閉構造の
ケーシング内で水を循環させる場合には、ケーシングに
光を透過させない材質を用いることにより、照射した光
を水の中にだけ留めて利用することが可能である。しか
しながら、この場合、紫外線処理のために専用のケーシ
ングを設けなければならず、処理設備が大型化するもの
であった。

【００１３】また、上記図８に示した分析用途の光酸化
器では、試料水の流れを止めて分解するバッチ方式の場
合、反応管１２２が細いため、配管１２５内で気泡が発
生すると、反応管１２２内の試料水Ｓが紫外線の照射位
置から移動してしまう。そのため、試料水Ｓが充分に分
解されず、分析の再現性が損なわれるという問題があっ
た。更に、反応管１２２の、例えば、屈曲部分１２２ａ
において、膨張した気泡が移動を停止して動かなくな
り、気泡が溜まってしまうという事態に陥ることもあっ
た。また、ポンプ１２４により試料水Ｓを連続して移送
し、分解が完全に終了する前に分析計１２６に導入する
連続分解方式の場合、気泡が発生すると流速が変化しや
すい。そのため、分析計１２６へ送り込まれる試料水Ｓ
の分解の程度が異なり、この場合も、分析の再現性が損
なわれるという問題があった。

【００１４】また、上記図９に示した分析用途の光酸化
器では、紫外線ランプ１０２が螺旋形状のため、隙間が
でき反応管１０１の全周を覆うことができない。そのた
め、紫外線ランプ１０２の周囲をケーシング１１１で囲
んで、その内部に反射板１１０を設けなければならな
い。従って、光酸化器全体が大型化せざるを得なかっ
た。また、このように反射板１１０を設けても、反応管
１０１に直接照射される光が少ないため、酸化効率が低
いという問題があった。また、ケーシング１１１内に空
間が生じてしまうため、その空間内でオゾンが発生する
のを防止する必要があった。そのため、不活性ガスを充
填しなければならず、製造コストの上昇を招いていた。

【００１５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、より簡単な構造で、効率的かつ安全に、液体等の流
体中の目的成分を酸化できる光酸化器を提供することを
課題とする。また、下水等を効率的かつ安全に、また、
大型の設備を要することなく殺菌処理できる水処理装置
を提供することを課題とする。さらに、試料液中の全有
機炭素含量等を、正確に、しかも、装置全体を大型化さ
せることなく測定可能な、測定装置を提供することを課
題とる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、管状の反応空間と、該反応空間の周囲に配
置された環状の紫外光源とを備え、該紫外光源が、内管
と外管とを両端で封止してなる環状空間に、放電により
紫外線を放射する物質を封入した放電管であることを特
徴とする光酸化器を提供する。

【００１７】本発明よれば、反応空間全体を紫外光源で
隙間なく囲むことができるので、反応空間全体に直接紫
外線を照射することができる。したがって、効率よく液
体等の流体の光酸化が可能である。また、反応空間を紫
外光源の内部に配置するため、反応空間自体を、螺旋状
等の複雑な形状とする必要がない。したがって、反応空
間内部に気泡等が発生して滞ることがない。また、紫外
光源を、内管と外管とを両端で封止してなる環状空間
に、放電により紫外線を放射する物質を封入した放電管
により構成したので、一つの放電管で環状の光源を形成
することができ、構成を簡略化することができる。

【００１８】前記紫外光源が、内管と外管とを両端で封
止してなる環状空間に、気体を封入した放電管である場
合、前記反応空間の周壁が、前記紫外光源の内管によっ
て構成されていることが好ましい。このように、紫外光
源の内管が反応空間の周壁を兼ねることにより、より構
成を簡略化することができる。

【００１９】本発明において、放電管としては、無電極
であり、高周波誘導によって放電する高周波放電管であ
ることが好ましい。この場合、高周波誘導により、反応
空間全体を均一に発光させることができるので、効率よ
く液体等の流体の光酸化が可能である。また、放電のた
めの電極を要しないので、構造が簡略化されると共に、
放電管の長寿命化が可能となる。

【００２０】本発明において、放電管として、直管状の
内管と外管と一対の電極とを有し、該一対の電極間に印
加される交流電圧によって放電する有電極放電管を用い
ることも可能である。この場合、前記放電が、実質的に
該放電管の長手方向に配向した交流磁界の存在下でなさ
れることが好ましい。これにより、放電の経路を、電極
間の最短経路ではなく、螺旋状とすることが可能であ
る。そのため、電極間の直線距離が短くても、環状空間
全体を均一に発光させることができるので、効率よく液
体等の流体の光酸化が可能である。

【００２１】本発明において、前記紫外光源の周囲に、
内面に向かって光を反射する光反射手段が設けられるこ
とが好ましい。これにより、紫外光源のエネルギーを、
無駄なく光酸化に利用することができる。なお、本発明
の場合、紫外光源の形状が環状であって、螺旋状のよう
に複雑でない。そのため、光反射手段も、その紫外光源
の周囲を覆うだけで内面の反応空間に向かって光を反射
することができ、単純な構成とすることが容易である。

【００２２】前記光反射手段は、実質的に紫外線のみを
反射することが好ましい。すなわち、光酸化に寄与しな
い可視光等の光は透過する、いわゆるコールドタイプの
反射膜とすることが好ましい。これにより、光酸化に寄
与しない光エネルギーによって、内部の流体が加熱され
ることを防ぐことができる。したがって、特に分析用途
に使用した場合、反応条件を制御しやすく、再現性の良
いデータが得られる。

【００２３】光反射手段は、紫外光源の周囲に密着して
設けることが好ましい。これにより、紫外光によって雰
囲気中の酸素が酸化され、オゾンガスが発生することを
防止することができる。また、紫外光源のエネルギー
を、無駄なく光酸化に利用できる。

【００２４】光反射手段としては、前記紫外光源の周囲
にコーティングされた反射膜が好ましい。この場合、容
易に、確実に密着した状態で、紫外光源全体を覆うこと
ができる。そのため、オゾンガスの発生を確実に排除で
きると共に、紫外光源のエネルギーを、無駄なく光酸化
に利用できる。なお、光反射性の金属箔を紫外光源の周
囲に巻き付けることによっても、紫外光源にほぼ密着し
た光反射手段とすることができる。

【００２５】紫外光源の周囲をコーティングする反射膜
が導電性の材質である場合、前記紫外光源の周囲に、誘
導電流を遮断するための導通遮断帯を残してコーティン
グされていることが好ましい。これにより、特に紫外光
源が放電管である場合に、磁界の影響で反射膜に誘導電
流が流れるのを防止できる。なお、反射膜に誘導電流が
流れてしまうと、交流磁界による螺旋状放電の効果がな
くなるので、好ましくない。

【００２６】本発明の光酸化器を分析用途に使用する場
合、該反応空間に導入された流体の性状を測定するセン
サが挿入されていることが好ましい。この場合、光酸化
器とセンサ部とを一体化できるので、装置全体を小型化
することができる。また、装置全体の構成が簡略化さ
れ、製造も容易である。また、別個に設けたセンサ部に
流体を導入する必要がないので、流体の消費量をより一
層減少させることができる。なお、センサの種類に特に
限定はなく、測定対象に応じて、導電率検出器、光検出
器、ｐＨ検出器、酸化還元電位検出器等を適宜採用する
ことができる。

【００２７】本発明において、前記反応空間に、流体の
光酸化を促進するための光触媒が内在することが好まし
い。この場合、流体の光酸化をより効率的に行うことが
できる。光触媒は、それ自体の粉末又は粒状物を直接反
応空間に充填しても良いが、本発明の光酸化器を分析用
途に使用する場合、反応空間内の空隙量を減少させる何
らかの挿入物或いは充填物にコーティングすることが好
ましい。これにより、触媒と流体との接触面積を増加さ
せ、触媒に接触する流体界面で生じる酸化反応を、少な
い触媒量で効率的に促進することができる。分析用途に
用いる場合は、流体の性状を測定するセンサに光触媒を
コーティングすることが最も好ましい。これにより、セ
ンサを挿入すると共に光触媒を内在させた反応空間を、
非常に簡略に構成することができる。

【００２８】本発明は、上記何れかに記載の光酸化器を
用いて、水の殺菌を行うことを特徴とする水処理装置を
提供する。本発明によれば、下水等を効率的かつ安全
に、また、大型の設備を要することなく殺菌処理するこ
とができる。

【００２９】また、本発明は、上記何れかに記載の光酸
化器を用いて試料液を酸化することにより、試料液の性
状を測定することを特徴とする測定装置を提供する。例
えば、試料を酸化して導電率変化を測定することにより
全有機炭素含量測定装置として構成することができる。
また、試料を酸化して試薬で呈色させる比色分析により
全リンや全窒素の測定装置として構成することができ
る。本発明によれば、試料液中の全有機炭素含量等を、
正確に、しかも、装置全体を大型化させることなく測定
可能である。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明するが、本発明は以下の実施形態に限定さ
れるものではない。図１は第１実施形態に係る光酸化器
で、図１Ａは横断面図、図１Ｂは縦断面図である。図１
Ａ、Ｂに示すように、本実施形態に係る光酸化器は、内
管１ａと外管１ｂとが、その両端の封止部１ｃ、１ｄに
おいて封止された環状の放電管１を備えている。内管１
ａ、外管１ｂ、封止部１ｃ、１ｄは、何れも石英ガラス
等、紫外線が透過可能で、互いに熱膨張率が同じ材質で
形成されている。放電管１の内管１ａ、外管１ｂ、封止
部１ｃ、１ｄで囲まれた内部には、少量の水銀粒と数百
Paのアルゴンまたはクリプトン，キセノンなどが封入さ
れている。

【００３１】内管１ａの内部は、液体が導入される管状
の反応空間２となっており、封止部１ｃで囲まれた開口
部が液体の導入口２ａに、封止部１ｄで囲まれた開口部
が排出口２ｂを形成している。すなわち、内管１ａによ
って導入口２ａと排出口２ｂとを有する反応管が構成さ
れている。

【００３２】外管１ｂの外側には、反射膜３がコーティ
ングされている。反射膜３の材質としては、例えば、
金、アルミニウム等が採用できる。また、シリカ膜な
ど、紫外線以外の可視光を透過するいわゆるコールドタ
イプの反射膜材質を反射膜３として用いると、内部の温
度を上昇させないので好ましい。反射膜３は、例えば、
蒸着、メッキ、塗布、等の手段により、外管１ｂにコー
ティングすることができる。

【００３３】反射膜３の材質が導電性の場合、そのコー
ティングは、図２の展開図に示すように、軸方向にスリ
ット３ａを残して外管１ｂにコーティングされている。
このスリット３ａは、電気の導通を遮断する導通遮断帯
となっており、このスリット３ａの存在により、反射膜
３に誘導電流が流れることを防止できるようになってい
る。

【００３４】外管１ｂにはまた、高周波電源４に接続さ
れたコイル５が巻回されている。高周波電源４として
は、高周波誘導電流を発生させることが可能な交流電流
が用いられる。高周波電源４の好ましい周波数は数ＭＨ
ｚ〜数十ＭＨｚである。

【００３５】さらに、コイル５の外側には、環状の磁性
体６が配置されている。これは、高周波誘導電流を安定
して発生させるためのインダクタンスとして設けられる
ものである。したがって、高周波電源４の周波数が１０
ＭＨｚ以上と高い場合には省略することができる。

【００３６】本実施形態の光酸化器で液体を酸化する際
は、導入口２ａから排出口２ｂに向けて液体を流し、反
応空間２内に液体を満たす。そして、高周波電源４を稼
働させて、コイル５に高周波電流を流す。すると、放電
管１の長手方向に沿って高周波誘導磁界が発生し、これ
により放電管１の周方向に高周波誘導電流が流れる。そ
の結果、放電管１内で放電が生じ、放電管１全体から紫
外線が放射される。このようにして放射された紫外線
は、直接、又は反射膜３により内側方向に反射されて、
反応空間２内の液体に照射される。その結果、液体内の
微生物等が酸化される。

【００３７】本実施形態によれば、高周波誘導により、
放電管１全体を均一に発光させて反応空間２全体に紫外
線を照射することができるので、効率よく液体等の流体
の光酸化が可能である。また、放電のための電極を要し
ないので、構造が簡略化されると共に、放電管１の長寿
命化が可能となる。また、外管１ｂの周囲に反射膜３が
コーティングされているので、放射した紫外線のエネル
ギーを、無駄なく光酸化に利用できる。また、反射膜３
は外管１ｂに密着した状態で、放電管１を覆っているの
で、放射した紫外線が雰囲気ガスに触れることがなく、
オゾンガス発生を確実に排除できる。さらに、磁性体６
が配置されているので、高周波誘導電流を安定して発生
させ、安定した紫外光線を得ることができる。

【００３８】なお、本実施形態においては、高周波誘導
電流を発生させるために、コイル５を放電管１に直接巻
回した。しかし、高周波誘導電流を発生させる手段は特
に限定されず、例えば放電管１を収容したケーシング内
にコイル５を内蔵させることもできる。

【００３９】図３は、第２実施形態に係る光酸化器で、
図３Ａは横断面図、図３Ｂは縦断面図である。図３Ａ、
Ｂに示すように、本実施形態に係る光酸化器は、内管１
ａと外管１ｂとが、その両端の封止部１ｃ、１ｄにおい
て封止された環状の放電管１を備えている。放電管１の
内管１ａ、外管１ｂ、封止部１ｃ、１ｄで囲まれた内部
には、放電により２５３．７ｎｍの紫外線などを放射す
る少量の水銀粒と数百Paのアルゴンまたはクリプトン，
キセノンなどが封入されている。

【００４０】本実施形態の放電管１は、封止部１ｃ、１
ｄの近傍に、内管１ａ、外管１ｂ、封止部１ｃ、１ｄで
囲まれた内部と各々連通する電極封入部１ｅ、１ｆが設
けられ、電極８ａ、８ｂが封入されている。電極８ａ、
８ｂは、図示しない交流電源に接続され、例えば、数１
０ＫＨｚ〜数百ＫＨｚの交流電圧が印加されるようにな
っている。

【００４１】外管１ｂの外側には、第１実施形態と同様
に反射膜（図示せず）がコーティングされている。この
場合の反射膜も、導通遮断帯を残してコーティングされ
ている。

【００４２】本実施形態では、交流電源９とコイル１０
により、放電管１の長手方向（軸方向）に実質的に配向
した交流磁界Ｈが与えられるようになっている。

【００４３】本実施形態の光酸化器で液体を酸化する際
は、導入口２ａから排出口２ｂに向けて液体を流し、反
応空間２内に液体を満たす。そして、交流磁界Ｈの存在
下で、電極８ａ、８ｂの間に交流電流を流す。すると、
電極８ａ、８ｂの間に放電が生じるが、この時の放電電
流は、電極８ａ、８ｂ間を短絡せず、交流磁界Ｈの影響
を受けて螺旋状に旋回する。その結果、放電経路は放電
管１内全体に及び、放電管１全体から紫外線が放射され
る。このようにして放射された紫外線は、直接、又は反
射膜３により内側方向に反射されて、反応空間２内の液
体に照射される。その結果、液体内の微生物等が酸化さ
れる。

【００４４】本実施形態によれば、交流磁界Ｈの影響に
より、反応空間２全体を均一に発光させることができる
ので、効率よく液体等の流体の光酸化が可能である。ま
た、外管１ｂの周囲に反射膜がコーティングされている
ので、放射した紫外線のエネルギーを、無駄なく光酸化
に利用できる。また、反射膜は外管１ｂに密着した状態
で、放電管１を覆っているので、放射した紫外線が雰囲
気ガスに触れることがなく、オゾンガス発生を確実に排
除できる。

【００４５】図４は第３実施形態に係る水処理装置であ
る。本実施形態に係る水処理装置は、第１実施形態の放
電管１と同様に構成された放電管１を備えている。ま
た、第１実施形態と同様に、放電管１の外側に反射膜３
がコーティングされていると共に、高周波電源４に接続
されたコイル５が巻回されている。

【００４６】本実施形態では、放電管１の内管１ａの内
径は、処理水を移送する配管１１（１１ａ、１１ｂ）の
内径と略同一に構成されている。そして、放電管１は、
処理水を移送する配管１１の途中に取り付けられてい
る。図４において、１１ａは入口側配管で、入口側配管
１１ａと放電管１とは、接続部１２ａ、シールリング１
３ａを用いて接続されている。同様に、１１ｂは出口側
配管で、出口側配管１１ｂと放電管１とは、接続部１２
ｂ、シールリング１３ｂを用いて接続されている。

【００４７】なお、配管１１の材質に特に限定はない
が、接続部１２ａ、１２ｂは、非導電性磁性体で構成さ
れている。これは、誘導電流が配管１１側にまで拡散
し、反応空間２内での処理効率が落ちることを防ぐため
である。

【００４８】また、本実施形態では、内管１ａの内部の
反応空間２に触媒ロッド１５が取り付け具（図示せず）
に保持された状態で配置されている。この触媒ロッド１
５は、例えば非導電性磁性体等の表面に、光触媒がコー
ティングされたものである。光触媒としては、たとえ
ば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化燐等が使用できる。光
触媒は、触媒ロッド１５を構成する素材表面の酸化や、
塗布、焼付、蒸着、化学修飾等の手段によりコーティン
グすることができる。

【００４９】本実施形態の水処理装置で水を殺菌する際
は、入口側配管１１ａから出口側配管１１ｂに向けて下
水等の水を流し、反応空間２内に水を満たす。そして、
高周波電源４を稼働させて、コイル５に高周波電流を流
す。これにより、放電管１内で放電が生じ、放電管１全
体から紫外線が放射される。このようにして放射された
紫外線は、直接、又は反射膜３により内側方向に反射さ
れて、反応空間２内の水に照射される。その結果、水中
の微生物等が酸化され、殺菌ができる。

【００５０】本実施形態によれば、高周波誘導により、
放電管１全体を均一に発光させて反応空間２全体に紫外
線を照射することができるので、効率よく水の殺菌処理
が可能である。また、放電のための電極を要しないの
で、構造が簡略化されると共に、放電管１の長寿命化が
可能となる。また、外管１ｂの周囲に反射膜３がコーテ
ィングされているので、放射した紫外線のエネルギー
を、無駄なく光酸化に利用できる。また、反射膜３は外
管１ｂに密着した状態で、放電管１を覆っているので、
放射した紫外線が雰囲気ガスに触れることがなく、オゾ
ンガス発生を確実に排除できる。また、配管１１に放電
管１を取り付けるだけの簡単な構造のため、水処理のた
めの反応スペースを特に設けることなく処理が可能であ
る。そのため、装置全体の小型化が可能である。さら
に、触媒ロッド１５が配置されているので、反応が促進
されて効率よく酸化処理を行うことができる。

【００５１】図５は第４実施形態に係るＴＯＣ計（全有
機炭素含量測定装置）の検出部の断面図で、図６は図５
のＡ−Ａ断面図、図７は図５のＢ−Ｂ断面図である。本
実施形態に係るＴＯＣ計の検出部２０は、第１実施形態
の放電管１と同様に構成された放電管１を備えている。
この放電管１の外側には、第１実施形態と同様に反射膜
（図示せず）がコーティングされている。また、放電管
１は、高周波誘導磁界発生手段（図示せず）により、紫
外線を放射するようになっている。なお、高周波誘導磁
界発生手段に特に限定はなく、例えば、第１実施形態と
同様に、放電管１に直接巻回したコイルや、放電管１を
収容したケーシング内に内蔵したコイル等に、高周波電
流を流す構成等が採用できる。

【００５２】本実施形態において、放電管１は略ブロッ
ク状の基材２１上部の凹陥部２２に組み込まれている。
基材２１の凹陥部２２の一端側（図示右側）には、放電
管１と同軸となるようにして電極挿入口２３が穿設され
ている。この電極挿入口２３は、放電管１の外径と略同
一の放電管受け部２３ａと、放電管１の内径、すなわ
ち、反応空間２の径と略同一で、反応空間２と連続する
ように設けられた連絡部２３ｂと、小径の電極受け部２
３ｃと、電極受け部２３ｃよりやや拡径した電極シール
部２３ｄと、拡径部２３ｅとから構成されている。

【００５３】また、基材２１の凹陥部２２の他端側（図
示左側）には、放電管１と同軸となるようにして放電管
１の外径よりも大径の留め孔２４が穿設されており、こ
の留め孔２４に、留め具２５が留めねじ２７、２７を用
いて嵌められるようになっている。留め具２５の内部に
は、放電管１と同軸となるようにして電極挿入口２６が
穿設されている。この電極挿入口２６は、放電管１の外
径と略同一の放電管受け部２６ａと、放電管１の内径す
なわち、反応空間２の径よりやや小径で、反応空間２と
連続するように設けられた連絡部２６ｂと、小径の電極
受け部２６ｃと、電極受け部２６ｃよりやや拡径した電
極シール部２６ｄと、拡径部２６ｅとから構成されてい
る。また、留め具２５は、鍔部２５ａと胴部２５ｂとか
らなり、胴部２５ｂには、環状溝２５ｃ、２５ｄが設け
られている。そして、環状溝２５ｃ、２５ｄの略中央に
連絡部２６ｂと胴部２５ｂの外周面との間を貫通する流
通路２８が穿設されている。

【００５４】放電管１は、この留め具２５により、基材
２１上部の凹陥部２２に組み込まれるようになってい
る。すなわち、放電管１を組み込むには、まず、基材２
１の凹陥部２２に、両端にシールリング３１、３２を伴
って放電管１を配置する。そして、環状溝２５ｃ、２５
ｄに、シールリング３３、３４を嵌めた留め具２５で、
放電管１を電極挿入口２３側に押しつける。これによ
り、放電管受け部２３ａと、放電管受け部２６ａとの間
に、放電管１が水密に保持されるようになっている。

【００５５】そして、放電管１内部の反応空間２には、
導電率電極４１、４２が、挿入されており、これら、導
電率電極４１、４２の先端は、検出感度を考慮した間隔
もって対峙して配置されている。なお、導電率電極４
１、４２の末端は、いずれもＴＯＣ計の指示変換部（図
示せず）に接続されている。導電率電極４１は、電極挿
入口２３から反応空間２に挿入されている。導電率電極
４１の外径は、電極挿入口２３の電極受け部２３ｃより
僅かに小径で、電極シール部２３ｄにおいてシールリン
グ４３を用いることにより、水密に挿入されている。な
お、電極挿入口２３の拡径部２３ｅには、環状の留めゴ
ム４４が嵌められている。一方、導電率電極４２は、電
極挿入口２６から反応空間２に挿入されている。導電率
電極４２の外径は、電極挿入口２６の電極受け部２６ｃ
より僅かに小径で、電極シール部２６ｄにおいてシール
リング４５を用いることにより、水密に挿入されてい
る。なお、電極挿入口２６の拡径部２６ｅには、環状の
留めゴム４６が嵌められている。

【００５６】導電率電極４１、４２は導電性素材の周側
面に、光触媒層がコーティングされて構成されている。
なお、通常の光触媒は導電性に劣るため、導電率電極４
１、４２の端面には、光触媒がコーティングされていな
い。導電性素材としては、耐食性の高い素材が好まし
く、たとえばチタン、ニッケル、白金、金、ステンレ
ス、グラッシーカーボン等が使用できる。また、光触媒
層としては、たとえば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化燐
等が使用できる。光触媒層は、導電性素材表面の酸化
や、塗布、焼付、蒸着、化学修飾等の手段により形成す
ることができる。特に、導電性素材をチタンに、光触媒
層を酸化チタンにすることが好ましい。この場合、チタ
ン棒の周側面を酸化し、その後、導電率電極４１、４２
の端面となる位置で切断するだけで、周側面が酸化チタ
ンでコーティングされ、かつ、端面にはチタンが露出し
ている構成を、簡便に得ることができる。

【００５７】また、基材２１には、一端側が連絡部２３
ｂに連絡する入口流路５１と、一端側が連絡部流通路２
８に連絡する出口流路５２と、一端側が入口流路５１の
他端側と連絡するバイパス流路５３とが設けられてい
る。そして、入口流路５１の他端側とバイパス流路５３
との連絡部には、試料液入口６１が設けられている。ま
た、出口流路５２の他端側には、マニホールド６２を介
して試料液出口６３が設けられている。また、出口流路
５２には電磁弁６４が介装されている。さらに、バイパ
ス流路５３の他端側は、差圧弁６５を介してマニホール
ド６２と連絡している。

【００５８】本実施形態のＴＯＣ計検出部で全有機炭素
含量を測定する際は、電磁弁６４を開として、試料液入
口６１から試料液出口６３に向けて試料液を流し、反応
空間２内に試料液を満たす。なお、電磁弁６４が開とさ
れている間、差圧弁６５は、マニホールド６２側からの
圧力により閉とされ、バイパス流路５３の試料液流はは
遮断されている。

【００５９】試料液を充分に流通させて、反応空間２内
の液体がすべて測定すべき試料液で置換された後に、電
磁弁６４を閉として試料液の流れを停止する。なお、電
磁弁６４を閉とすると、試料液入口６１から導入された
試料液が、差圧弁６５を押し開ける。そのため、試料液
は、バイパス流路５３、差圧弁６５、マニホールド６２
を通過して、直接、試料液出口６３から排出される。

【００６０】このようにして、反応空間２内に、測定す
べき試料液が導入した状態で、高周波誘導磁界発生手段
（図示せず）を作動させ、放電管１からの紫外線照射を
開始する。この紫外線は、直接、又は放電管１にコーテ
ィングされた反射膜により内側方向に反射されて、反応
空間２内の試料液に照射される。

【００６１】反応空間２内の試料液に紫外線を照射する
ことにより、試料液中の有機炭素を酸化して、有機酸や
二酸化炭素に変化させることができる。そして、これに
より得られる試料液の導電率変化を、導電率電極４１、
４２によって検出することができる。そして、得られた
導電率変化に基づいて試料液中の全有機炭素含量（ＴＯ
Ｃ）値を求めることができる。

【００６２】なお、試料液の酸化反応は完全に終了する
まで行っても良いが、完全に終了させるためには長時間
を要する。そのため、光照射の開始後一定の時間後にお
ける導電率変化を求め、これを同一条件で酸化した標準
液と比較することによって、ＴＯＣを求めるようにして
もよい。また、試料液を一定の流速で流したまま紫外線
を照射して、これを同一の流速で標準液を流した場合と
比較することによって、ＴＯＣを求めるようにしてもよ
い。

【００６３】本実施形態の検出部を用いたＴＯＣ計によ
れば、高周波誘導により、放電管１全体を均一に発光さ
せて反応空間２全体に紫外線を照射することができるの
で、効率よく試料液の酸化が可能である。また、放電の
ための電極を要しないので、構造が簡略化されると共
に、放電管１の長寿命化が可能となる。また、放電管１
の周囲に反射膜がコーティングされているので、放射し
た紫外線のエネルギーを、無駄なく光酸化に利用でき
る。また、反射膜は密着した状態で、放電管１を覆って
いるので、放射した紫外線が雰囲気ガスに触れることが
なく、オゾンガス発生を確実に排除できる。

【００６４】また、反応空間２内に導電率電極４１、４
２を内蔵させたので、装置全体を小型化することができ
る。また、装置全体の構成が簡略化され、製造も容易で
ある。また、別個に設けたセンサ部に試料液を導入する
必要がないので、試料液の消費量を減少させることがで
きる。また、光触媒層を導電率電極４１、４２にコーテ
ィングすることにより、触媒と試料液との接触面積を増
加させ、触媒に接触する試料液界面で生じる酸化反応
を、少ない触媒量で効率的に促進することができる。し
たがって、本実施形態によれば、ＴＯＣを少量の試料液
で効率的に測定することができる。

【００６５】なお、本実施形態はＴＯＣ計として示した
が、導電率電極４１、４２に代えて光センサ等他のセン
サを用いることにより、試料液を酸化してから分析する
種々の分析計に応用できる。たとえば、全リンや全窒素
の測定は、試料液を酸化して試薬で呈色させることによ
り、比色分析によって行うことができる。

【００６６】

【発明の効果】本発明の光酸化器によれば、簡単な構造
で、効率的かつ安全に試料液中の目的成分を酸化するこ
とができる。また、本実施形態の水処理装置によれば、
大型の設備を要することなく、下水等を殺菌処理するこ
とができる。また、本実施形態の全有機炭素含量測定装
置によれば、試料液中の全有機炭素含量を、正確に、し
かも、分析装置全体を大型化させることなく測定するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係る光酸化器で、
図１Ａは横断面図、図１Ｂは縦断面図である。

【図２】 本発明の第１実施形態に係る光酸化器の反
射膜の状態を示す展開図である。

【図３】 本発明の第２実施形態に係る光酸化器で、
図３Ａは横断面図、図３Ｂは縦断面図である。

【図４】 本発明の第３実施形態に係る水処理装置で
ある。

【図５】 本発明の第４実施形態に係る全有機炭素含
量測定装置である。

【図６】 図５のＡ−Ａ断面図である。

【図７】 図５のＢ−Ｂ断面図である。

【図８】 従来技術に係る光酸化器である。

【図９】 他の従来技術に係る光酸化器である。

【符号の説明】

１……放電管、１ａ……内管、１ｂ……外管、２……反
応空間、３……反射膜、４……高周波電源、５……コイ
ル、６……磁性体、８ａ……電極、８ｂ……電極、９…
…高流電源、１０……コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 33/18 Ｇ０１Ｎ 33/18 Ｂ Ｈ０１Ｊ 65/04 Ｈ０１Ｊ 65/04 Ａ Ｆターム(参考） 2G042 AA01 BA03 CA02 CB03 DA03 DA07 DA09 FA08 FB05 GA10 HA07 4D037 AA03 AA11 AB02 AB03 BA18 BB02 4D050 AA05 AA15 AB07 BC06 BC09 BD08 4G075 AA15 AA65 BA06 CA33 CA54 EB31 EB33 EC21 FB02 FB06 5C039 NN04

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管状の反応空間と、該反応空間の周囲
   に配置された環状の紫外光源とを備え、該紫外光源が、
   内管と外管とを両端で封止してなる環状空間に、放電に
   より紫外線を放射する物質を封入した放電管であること
   を特徴とする光酸化器。
2. 【請求項２】 前記反応空間の周壁が、前記紫外光源
   の内管によって構成されていることを特徴とする請求項
   １に記載の光酸化器。
3. 【請求項３】 前記放電管が無電極であり、高周波誘
   導によって放電する高周波放電管であることを特徴とす
   る請求項１又は請求項２に記載の光酸化器。
4. 【請求項４】 前記放電管が直管状の内管と外管と一
   対の電極とを有し、該一対の電極間に印加される交流電
   圧によって放電する有電極放電管であり、前記放電が、
   実質的に該放電管の長手方向に配向した交流磁界の存在
   下でなされることを特徴とする請求項１又は請求項２に
   記載の光酸化器。
5. 【請求項５】 前記紫外光源の周囲に、内面に向かっ
   て光を反射する光反射手段が設けられたことを特徴とす
   る請求項１から請求項４の何れかに記載の光酸化器。
6. 【請求項６】 前記光反射手段が実質的に紫外線のみ
   を反射することを特徴とする請求項５に記載の光酸化
   器。
7. 【請求項７】 前記光反射手段が、前記紫外光源の周
   囲にコーティングされた反射膜であることを特徴とする
   請求項５又は請求項６に記載の光酸化器。
8. 【請求項８】 前記反射膜が導電性の材質からなり、
   前記紫外光源の周囲に、誘導電流を遮断するための導通
   遮断帯を残してコーティングされていることを特徴とす
   る請求項７に記載の光酸化器。
9. 【請求項９】 前記反応空間の内部に、該反応空間に
   導入された流体の性状を測定するセンサが挿入されてい
   ることを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記
   載の光酸化器。
10. 【請求項１０】 前記反応空間に、該反応空間に導入
    された流体の光酸化を促進するための光触媒が内在する
    ことを特徴とする請求項１から請求項９の何れかに記載
    の光酸化器。
11. 【請求項１１】 請求項１から請求項１０の何れかに
    記載の光酸化器を用いて、水の殺菌を行うことを特徴と
    する水処理装置。
12. 【請求項１２】 請求項１から請求項１０の何れかに
    記載の光酸化器を用いて試料液を酸化することにより、
    試料液の性状を測定することを特徴とする測定装置。