全有機体炭素値を測定する為の酸化反応装置、有機体炭素値測定ユニット及び有機化合物の紫外線酸化方法
【課題】
製造コストが安価であり、加工が容易な湿式紫外線酸化反応装置及び全有機体炭素値測定ユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】
酸化反応装置２０内の反応部部材として合成石英ガラスからなる直管２１を用いる。当該酸化反応装置２０と、導電率センサー４１及び導電率データ処理部１０３とを備える導電率測定ユニット１００を全有機体炭素値測定ユニットに組み込むことによって、製造コストが安価であり、加工が容易な測定精度が高い全有機体炭素値測定ユニットを提供することができる。
製造コストが安価であり、加工が容易な湿式紫外線酸化反応装置及び全有機体炭素値測定ユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】
酸化反応装置２０内の反応部部材として合成石英ガラスからなる直管２１を用いる。当該酸化反応装置２０と、導電率センサー４１及び導電率データ処理部１０３とを備える導電率測定ユニット１００を全有機体炭素値測定ユニットに組み込むことによって、製造コストが安価であり、加工が容易な測定精度が高い全有機体炭素値測定ユニットを提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全有機体炭素値を測定する為の酸化反応装置、全有機体炭素値測定ユニット及び有機化合物の紫外線酸化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不純物を殆ど含まない水が必要とされる純水製造システム等において、精製した純水あるいは超純水に含まれる不純物含有量を評価する指標の一つとして、全有機体炭素（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ：ＴＯＣ）値（μｇ／L又はｐｐｂ（ｐａｒｔｓ／ｐｅｒ／ｂｉｌｌｉｏｎで表される）がある。
【０００３】
特に半導体洗浄や製薬の場においては、不純物である有機化合物を殆ど含まない純水あるいは超純水が必要とされるため、高精度かつ高分解能な全有機体炭素値測定ユニットが必要とされている。
【０００４】
一方、湿式紫外線酸化法は、１８４．９ｎｍの波長の紫外線を測定対象の試料水に照射することにより、試料水に含まれている有機化合物を有機酸に改質する方法である。例えば、有機化合物としてエタノールやメタノールなどのアルコール類が試料水に含まれていた場合、紫外線を照射することで、アルデヒド類であるアセトアルデヒド、ホルムアルデヒド等の有機酸が生成する。
【０００５】
湿式紫外線酸化の原理を用いた酸化反応装置に試料水の導電率を測定する導電率センサーを組み合わせた酸化反応装置ユニットは、全有機体炭素値測定ユニットにおける主要構成部分であり、本ユニットによる測定法は、紫外線酸化／差分導電率測定法として位置付けられる。
【０００６】
具体的には、測定対象となる試料水の導電率を測定した後、当該試料水に含まれる有機化合物を湿式紫外線酸化法により酸化させた後に、再度試料水の導電率を測定する。つまり、酸化反応前後の試料水の導電率差分に基づいて、試料水の全有機体炭素値を算出するのである。
【０００７】
これまでに開示されている酸化反応装置の一形式は、図８に示すように紫外線照射による有機化合物の酸化効率を高めるために筒状紫外線照射ランプの周りに螺旋を形成するように設けられた、合成石英ガラスあるいはフッ素樹脂等を材料とする管を有している（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１７７１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、合成石英ガラスを螺旋状に成形するためには高度な加工技術が要求されるため、一般的に量産することは困難である。しかも、製造コストが高く、構造上衝撃に弱い為、保持具、緩衝材などが必要とされる。
【０００９】
一方、管の作製にフッ素樹脂等を原料とした場合、製造コストは安価であるが、紫外線透過効率は合成石英ガラスよりも若干劣るという問題点がある。
【００１０】
さらに、合成石英ガラスあるいはフッ素樹脂を原料として螺旋状の管を形成しても、酸化反応の場となる反応管の肉厚を均等に成形することが困難であり、さらに螺旋構造の隙間から紫外線が外部にもれ、有機化合物の効率的な酸化反応を行うことができないという懸念があった。
【００１１】
よって、本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、製造が容易で、かつ、造コストが安価であり、さらに構造上強度が高く、紫外線照射による有機化合物の酸化反応を効率良く行うことができる酸化反応装置及び当該酸化反応装置を備えた全有機体炭素値測定ユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成するために、本発明にかかる酸化反応装置は、試料水に含まれる有機化合物を有機酸に改質するための紫外線を照射する紫外線照射部材と、紫外線を透過する性質を有し、紫外線照射部材に沿って直線状に配設された管と、管の両端部を固定するための固定部材と、紫外線照射部材と管及び固定部材を収納するチャンバーとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明にかかる酸化反応装置は、紫外線照射部材に沿って直線状に配設された管（以下、直管と称す。）を備えており、当該直管の両端部は固定部材によって固定されている。外部から導入された試料水は、直管内を一端側から他端側に流れる間に紫外線照射部材からの紫外線照射を連続的に受けることにより、試料水中に含まれる有機化合物が略均等の効率で酸化されることとなる。
【００１４】
本発明にかかる紫外線照射部材は、紫外線を照射する照射光源と、チャンバーの端部を封止する封止部材とを備え、照射光源の形状は、チャンバーの長手方向に延在する円筒形であり、封止部材は、水に対して不溶性材質により形成されることを特徴とする。
【００１５】
すなわち、本発明にかかる紫外線照射部材は、チャンバー長手方向に延在する円筒形の形状であるため、放射線状に紫外線を照射することができる。つまり、紫外線照射部材は、紫外線照射部材に沿って配設されている直管に対して略均等に紫外線を照射することとなる。
【００１６】
また、本発明にかかる紫外線照射部材は、水に対して不溶性材質により形成された封止部材を備えており、チャンバー端部を密閉することで、紫外線がチャンバー外部に漏洩することを防止することができる。
【００１７】
本発明にかかる直管は、紫外線照射部材の長手方向に沿って配設されていることを特徴とする。すなわち、当該直管が、前述したチャンバー長手方向に延在する紫外線照射部材に沿って紫外線照射部材と同軸方向に配設されているので、直管内に試料水が通水されている間は、常に試料水に対して紫外線が照射されることとなる。
【００１８】
本発明にかかる固定部材の表面上には、直管を取着するための孔が設けられており、当該孔の一部は、固定部材内部において連結されていることを特徴とする。
【００１９】
つまり、固定部材の取着用の孔に直管の端部を取着することで、直管は強固に固定されることとなる。さらに、直管が取着された孔は、固定部材内部において連結されているため、直管の一端方向から他端方向に向けて流れてきた試料水は、当該固定部材内部においてその進行方向が反転することとなり、再び一端方向に向けて流れることとなる。
【００２０】
さらに、本発明にかかる固定部材には、その直管取着表面の反対側表面上に外部との接続孔が設けられているので、当該接続孔を介して試料水の酸化反応装置内部への導入、あるいは酸化反応装置内部からの試料水の排出を行うことが可能となる。
【００２１】
本発明にかかる有機体炭素値測定ユニットは、前述した特徴を有する酸化反応装置と、試料水の導電率を測定する導電率測定手段と、試料水流路において酸化反応装置が位置している場所に対して前方又は後方のいずれかに、あるいは両方に設けた流量調整手段と、導電率測定手段によって測定した導電率測定値データを処理する処理手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明にかかる有機体炭素値測定ユニットによれば、試料水流路において酸化反応装置が位置している前方又は後方のいずれかに、あるいは両方に流量調整手段を設けることで、試料水の一定流速での送液を可能とし、より導電率の測定精度の向上を図ることができる。
【００２３】
本発明にかかる有機体炭素値測定ユニットは、前述した特徴を有する酸化反応装置と、試料水の導電率を測定する導電率測定手段と、試料水流路に設けた試料水の流量を測定する流量測定手段と、導電率測定手段によって測定した導電率測定値データと流量測定手段により測定した試料水の流量との相関関係により導電率を補正する処理手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明にかかる有機体炭素測定ユニットによれば、試料水の導電率データと流量相関データ処理を行うことにより、前述した流量調節手段を備えなくとも、流量のズレに起因する導電率の誤差を補正し、精度良く試料水の導電率を算出することができる。
【００２５】
本発明にかかる紫外線酸化方法は、外部から試料水を酸化反応装置内部に導入する第１の工程と、試料水が固定部材に固定された直管を通り、紫外線照射部材によって紫外線を照射される第２の工程と、試料水の導入部と対峙する側に配設された固定部材によって、試料水の進路が反転する第３の工程と、反転した試料水が再び紫外線照射部材によって紫外線を照射される第４の工程とから構成される。
【００２６】
本発明にかかる紫外線酸化方法によれば、外部から酸化反応装置内に導入された試料水は、紫外線照射部材に沿って配設された直管内を流れる間、紫外線照射部材から紫外線の照射を受ける。さらに、試料水は、試料水導入口と対峙する側に配設された、固定部材に設けられた孔に導入され、そこで進行方向を反転させて、再び試料水導入口方向に流れる。
【００２７】
配設された直管の本数をＮとすると、試料水は、Ｎ−１回分だけ、直管の両端に配設された固定部材によって進行方向の反転を繰り返し、試料水が紫外線照射を受けている間、つまり、試料水が直管内を通っている間は、試料水に含まれている有機化合物の酸化反応が進行することとなる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明にかかる酸化反応装置によれば、合成石英ガラスを螺旋状に形成するよりも製造コストを抑えることができ、製造技術も容易であるため量産することが可能である。しかも、合成石英ガラス直管の両端部は固定部材で強固に保持されているため、構造上衝撃に強く、保持具、緩衝材などが必要ない。
【００２９】
また、紫外線透過性の高い材料（例えば、合成石英ガラス等）の直管を用いているため、酸化反応の場となる反応管の肉厚は略均等である。よって、略均等に有機化合物を酸化することができる。
【００３０】
また、螺旋状の管とは異なり、使用する直管の本数を増やすことにより、酸化反応効率を向上させることができる。また、同じ流路長でも、１本の直管の長さを長くすることで、使用本数を減ずることが可能であるし、また１本の直管の長さを短くして、使用本数を増加させることも可能である。つまり、使用する用途・環境に合わせて酸化反応装置のサイズを適宜変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明にかかる酸化反応装置２０の構成を表した側面図である。
【００３３】
本発明にかかる酸化反応装置２０は、紫外線照射部材１０と、合成石英ガラスからなる５本の直管２１と、直管２１を収容するチャンバー２２と、流路ブロック２３、２４と、酸化反応装置長手方向両端部に設置するエンドキャップ２６，２７と、直管２１を保持する為のＯ−リング押え２５と、Ｏ−リング２８、２９と、ライン接続部材３５、３６とから構成される。
【００３４】
また、両流路ブロック２３，２４を構成する孔を説明の便宜上、それぞれ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ及び３０ｊとする。さらに、３０ｂと３０ｃが結ぶ部分の流路を３１、３０ｄと３０ｅが結ぶ部分の流路を３２、３０ｆと３０ｇが結ぶ部分の流路を３３、３０ｈと３０ｉが結ぶ部分の流路を３４とする。
【００３５】
また、試料ＩＮから試料ＯＵＴ方向、つまり酸化反応装置２０に紫外線照射部材１０が装着されている方向をＸ軸プラス方向とし、Ｘ軸に対して垂直方向をＹ軸とする。
【００３６】
紫外線照射部材１０の全容は、本図面では見えていないので省略するが、その光源はチャンバー２２の長手方向（Ｘ軸マイナス方向）に延在する円筒形をしている。また、紫外線照射部材１０の基部には封止部材１０−ａが設けられている。
【００３７】
紫外線照射部材１０はチャンバー２２からの着脱が可能である。装着方法は、Ｘ軸プラス方向よりチャンバー２２の長手方向端部外側面に設けられた挿入口よりＸ軸マイナス方向に向かって挿入する。この際、前述した封止部材１０−ａを挿入面に嵌め合わせることで、紫外線照射部材１０はチャンバー２２に固定され、さらにチャンバー２２は密封されることになる。
【００３８】
紫外線照射光源は、試料水に含まれる有機化合物を酸化させる為に十分な波長を有する紫外線を発生させるものであれば良く、全有機体炭素値監視装置に汎用される紫外線ランプとされる。紫外線光源から発生される紫外線（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｒａｙ：ＵＶ）の波長は、試料水に含まれる有機化合物を酸化させるために十分な波長であれば良いが、試料水に照射する紫外線としては、波長が可視光に近い方からＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ｃと分類される紫外線のうちの如何なる波長のものも用いることができる。また、比較的短波長であるＵＶ−Ｃを試料水に照射することにより試料水に含まれる有機化合物を十分に酸化させ、全有機体炭素値を正確に測定することも可能である。
【００３９】
ライン接続部材３５は、チャンバー２２の長手方向端部外側面（Ｘ軸マイナス側）の面中央位置付近に取り付けられている。一方、対峙するライン部材３６はチャンバー２２の長手方向端部外側面（Ｘ軸プラス側）の面中央位置付近の紫外線照射部材１０の挿入口上方に取り付けられている。
【００４０】
流路ブロック２３、２４は、本実施例においては、それぞれ直管２１を５本取着するための孔が設けられている。また、３０ａと３０ｊは、それぞれライン接続部材３５と３６と接続するために、孔内部が貫通した形状となっている。
【００４１】
一方、３０ｂと３０ｃ、３０ｄと３０ｅ、３０ｆと３０ｇ及び３０ｈと３０ｉは、流路ブロック内で連結されており、それぞれ３１、３２、３３、３４の流路を形成している。
【００４２】
直管２１は、３０ａと３０ｆ、３０ｂと３０ｇ、３０ｃと３０ｈ、３０ｄと３０ｉ及び３０ｅと３０ｊのそれぞれの孔を接続するように取着されている。つまり、それぞれ対峙する位置に配設された流路ブロック２３、２４を直管２１で接続することで、本発明にかかる酸化反応装置２０は構成されていることとなる。
【００４３】
次に、試料ＩＮ側から導入された試料水の流路について説明する。
試料ＩＮから導入された試料水は、３０ａから直管２１内をＸ軸プラス方向に流れていく。その後、試料水は３０ｆ→３０ｇ（流路３３）→３０ｂ→３０ｃ（流路３１）→３０ｈ→３０ｉ（流路３４）→３０ｄ→３０ｅ（流路３２）→３０ｊを経て試料ＯＵＴより、酸化反応装置２０から排出される。
【００４４】
つまり、酸化反応装置２０の試料ＩＮから導入された試料水は、酸化反応装置２０内に紫外線照射光源に沿って設けられている５本の直管内を２往復半した後、試料ＩＮ側の面と対峙する面に具備されている試料ＯＵＴから排出されることになる。
【００４５】
試料水が酸化反応装置２０内の直管２１を移動している間は、試料水内に存在する有機化合物は略均等に紫外線照射を受けることとなる。
【００４６】
さらに、酸化反応装置２０内に設けられている５本の管は直管であり、その肉厚は略均一である。したがって、紫外線の照射効率は略均等であり、試料水内の有機化合物は略均一に酸化されることになる。
【００４７】
また、チャンバー２２の形状は筒状であると共に、チャンバー２２の断面形状は略円形である。チャンバー２２の材質としては、ステンレスであるＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３１６及びＳＵＳ３１６Ｌ等を用いることができる。また、筒状内壁に酸化防止膜を被覆したアルミニウムも用いることもできる。
【００４８】
また、チャンバー２２の内壁面に照射光源からの紫外線を効率良く反射させるための電解研磨加工を施してもよい。さらに紫外線の照射効率を高めることができ、試料水内の有機化合物の酸化反応は促進される。
【００４９】
また、本実施例における流路ブロック２３、２４の材質は、３４０３石英管ハウジング（ＰＴＦＥ：ポリテトラフルオロエチレン製）を用いているが、水に対して不溶性を有し、加工が容易な材質であれば、流路ブロックの材料として用いることができる。
【００５０】
本実施例においては、５本の直管を用いているが、直管の使用本数は変更可能である。酸化反応装置を有機体炭素測定ユニットに組みこむシステムにスペースの余裕があれば、直管の長さを本実施例で用いている直管よりも長くし、使用本数を減ずればよい。逆に、酸化反応装置を有機体炭素測定ユニットに組みこむシステムにスペースの余裕がなければ、直管の長さを本実施例で用いている直管よりも短くし、使用本数を増やすことで装置をさらにコンパクトにすることが可能となる。
【００５１】
さらに、本実施例では、直管の材料に合成石英ガラスを用いているが、他の紫外線透過性を有する材料を使用することも可能である。紫外線透過性は合成石英に劣るものの、材料コストをさらに抑える為に、例えば、テフロン（登録商標）ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）も直管の材料として使用することができる。
【００５２】
また、テフロン（登録商標）ＦＥＰに限らず、試料水に含まれる有機化合物を十分に酸化し、有機酸に改質できる波長を有する光を透過するフッ素樹脂であれば如何なるものでも良い。
【００５３】
この場合、紫外線の透過効率は石英ガラスよりも若干劣るものの、石英ガラスよりも強度が高いフッ素樹脂を用いることで、より安価で、構造的に頑丈な酸化反応装置を作製することが可能となる。
【００５４】
次に、図２、図３、図４、及び図５を用いて、本発明にかかる全有機体炭素値測定ユニットについて説明する。
【００５５】
図２は、本発明にかかる酸化反応装置ユニット５０を示す斜視図である。
【００５６】
酸化反応装置ユニット５０は、酸化反応装置２０と、２つの導電率センサー４１ａ、４１ｂと、接続ライン４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄとから構成される。
【００５７】
接続ライン４０ａ（試料水ＩＮ）内を通過してきた試料水はまず、導電率センサー４１ａに導入される。ここで、酸化反応前の試料水の導電率が測定されリファレンスとして用いられる。
【００５８】
導電率センサー４１ａを出た試料水は、接続ライン４０ｂ内を通り酸化反応装置２０に導入される。酸化反応装置２０内において紫外線照射による酸化反応が行われ、有機化合物が有機酸に改質される。
【００５９】
有機酸の生成によって試料水の導電率が変化した試料水は、酸化反応装置２０から、接続ライン４０ｃ内を通り、導電率センサー４１ｂに送られ、改めて導電率が測定されることになる。その後接続ライン４０ｄ（試料水ＯＵＴ）を通り、酸化反応装置ユニット５０から排出される。
【００６０】
図３は、本発明にかかる導電率測定ユニット１００の斜視図である。
【００６１】
本発明にかかる導電率測定ユニット１００は、接続ライン４０ｄ（試料水ＯＵＴ）及び紫外線照射部材１０の通し穴６１、６２をカバー外面の一部に設けた上部カバー６０と、酸化反応装置ユニット５０と、導電率測定値データを処理するための導電率データ処理部１０３ａをカバー底面部に設け、さらに接続ライン４０ａ（試料水ＩＮ）の通し穴をカバー外面の一部に設けた下部カバー７０とから構成される。
【００６２】
図４及び図５は、本発明にかかる導電率測定ユニット１００を用いた全有機体炭素値測定ユニットの構成の一例を示すブロック図である。
【００６３】
図４で示している全有機体炭素値測定ユニットは、導電率センサー４１ａ、４１ｂと、酸化反応装置２０及び導電率データ処理部１０３ａとから構成される導電率測定ユニット１００と、試料水流路において導電率測定ユニット１００が位置している場所に対して前方又は後方のいずれかに、あるいは両方に設けた定流量弁又は流量調整バルブ等からなる流量調整部１０２ａ、１０２ｂとを備える。
【００６４】
本発明にかかる有機体炭素値測定ユニットによれば、試料水流路において導電率測定ユニット１００が位置している前方又は後方のいずれかに、あるいは両方に流量調整部１０２ａ、１０２ｂを設けることで、試料水の一定流速での送液を可能とし、より導電率の測定精度を向上させることができる。
【００６５】
図５で示している全有機体炭素値測定ユニットは、導電率センサー４１ａ、４１ｂと、酸化反応装置２０及び導電率＋流量相関データ処理部１０３ｂとから構成される導電率測定ユニット２００及び試料水流路に設けた試料水の流量を測定する流量計１０４とを備える。
【００６６】
本発明にかかる有機体炭素値測定ユニットによれば、試料水における導電率と流量の相関データ処理を行うことにより、図４で示した流量調整部１０２ａ、１０２ｂを備えなくとも、流量のズレに基づく導電率の誤差を補正し、精度良く試料水の導電率を測定することができる。
【００６７】
また、本実施例では、２個の導電率センサー４１ａ、４１ｂを用いているが、導電率センサーを１個とすることができる。つまり、ゼロキャリブレーション動作を一定の時間間隔（定期）に行うことで、酸化反応装置２０の下流側に１個の導電率センサーを配設することで、測定対象の試料水の全有機体炭素値を正確に測定することが可能となる。
【００６８】
＜本発明にかかる酸化反応装置ユニットの実験例＞
実験は、超純水（１８ＭΩ・ｃｍ、０．０５５μＳ／ｃｍ）の流路上に本実施例の酸化反応装置ユニットを設け、酸化反応前後の超純水の導電度変化を測定した。
【００６９】
具体的には、酸化反応装置に対して上流側の超純水流路から、シリンジポンプを用いてイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を流路内に導入し、酸化反応装置に流入する前の超純水と、酸化反応装置から流出した後の超純水の導電率を測定し評価した。
【００７０】
図６は、異なる濃度のＩＰＡ濃度（＝ＴＯＣ濃度：ｐｐｂ）における導電率の変化量（％）を経過時間に対してプロットしたものである。
【００７１】
実験の結果、超純水の送液を開始して６０分程度でバックグランドの若干の上昇が見られた。さらに、３５分経過した後、ＵＶランプをＯＮにすると、顕著な導電率の変化が見受けられた。１０ｐｐｂのＩＰＡでは９％程度、２０ｐｐｂのＩＰＡでは１６％程度、５０ｐｐｂのＩＰＡでは３６％程度、１００ｐｐｂのＩＰＡでは６０％程度、１５０ｐｐｂのＩＰＡでは７７％程度、２００ｐｐｂのＩＰＡでは８８％程度の導電率の相対的変化が生じた。
【００７２】
さらに、１３５分経過後にＵＶランプをＯＦＦにすると、速やかな導電率変化量の減少が見受けられた。ＵＶランプを用いた紫外線照射によって、導電率の変化がＩＰＡ濃度依存的に顕著に観察されたことから、本実験で観察された超純水の導電率の変化は、紫外線照射によるＩＰＡの酸化反応に伴う有機酸の発生に起因するものであることが確認された。
【００７３】
図７のグラフは、図６で示した実験結果を基に、縦軸に導電率の変化量を、横軸にＩＰＡ濃度を取り、再プロットしたものである。グラフ形状は略比例関係を示し、ＩＰＡ濃度が２００ｐｐｂ時の導電率の変化量は、９０％程度まで達している。ＩＰＡ濃度が２００ｐｐｂ以上においても、導電率の変化量は増加傾向にあると思われるが、測定精度を考慮すると、本発明にかかる酸化反応装置の最大有機化合物処理濃度は２００ｐｐｂ程度であると考えられる。
【００７４】
一方、本発明にかかる酸化反応装置の最小有機化合物処理濃度においては、ＩＰＡ濃度１０ｐｐｂ以下においても導電率の変化が観察されている。また、ベースラインが非常に安定していることから、ＩＰＡ濃度１０ｐｐｂ以下の低濃度領域においても、有意差を持ってＩＰＡ濃度を決定することが可能であると考えられる。
【００７５】
以上の結果より、本発明にかかる酸化反応装置を全有機体炭素値測定ユニットに組み込むことによって、全有機体炭素値を精度良く測定することが可能である。
【００７６】
また、本発明にかかる酸化反応装置を全有機体炭素値測定ユニットに組み込むことによって、製造コストを飛躍的に抑えることが可能となる。
【００７７】
さらに、合成石英ガラス等を螺旋状に加工する複雑な技術も必要ではなく、大量生産することもでき、さらに、螺旋状の管と比較して構造的安定性が高く、製造工程あるいは測定時に破壊される心配がない。
【００７８】
さらに、反応部部材としての直管の長さ・本数も環境・使用用途に合わせて変更可能であり、測定装置のコンパクト化も図ることができる。
【００７９】
なお、上述した各実施形態は、本発明の好適な実施形態であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各構成は、適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明にかかる酸化反応装置の構成を表した側面図である。
【図２】本発明にかかる酸化反応装置ユニットを示す斜視図である。
【図３】本発明にかかる導電率測定ユニットの斜視図である。
【図４】全有機体炭素値測定ユニットの構成の一例を示すブロック図である。
【図５】全有機体炭素値測定ユニットの構成の一例を示すブロック図である。
【図６】異なる濃度のＩＰＡ濃度における導電率の変化量（％）を経過時間に対してプロットしたものである。
【図７】縦軸に導電率の変化量を、横軸にＩＰＡ濃度を取り、プロットしたものである。
【図８】従来の螺旋状の管を用いた酸化反応装置を示す側面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０、１１ 紫外線照射部材
１２ａ 試料ＩＮ
１２ｂ 試料ＯＵＴ
１３ 石英ヘリカル形状中空ガラス管
２０ 酸化反応装置
２１ 合成石英ガラスからなる５本の直管
２２ チャンバー
２３、２４ 流路ブロック
２５ Ｏ−リング押え
２６、２７ エンドキャップ
２８、２９ Ｏ−リング
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊ 孔
３１、３２、３３、３４ 流路
３５、３６ ライン部材
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ 接続ライン
４１ａ、４１ｂ 導電率センサー
５０ 酸化反応装置ユニット
６０ 上部カバー
６１、６２、７１ 通し穴
７０ 下部カバー
１００、２００ 導電率測定ユニット
１０２ａ、１０２ｂ 流量調整部
１０３ａ 導電率データ処理部
１０３ｂ 導電率＋流量相関データ処理部
１０４ 流量計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全有機体炭素値を測定する為の酸化反応装置、全有機体炭素値測定ユニット及び有機化合物の紫外線酸化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不純物を殆ど含まない水が必要とされる純水製造システム等において、精製した純水あるいは超純水に含まれる不純物含有量を評価する指標の一つとして、全有機体炭素（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ：ＴＯＣ）値（μｇ／L又はｐｐｂ（ｐａｒｔｓ／ｐｅｒ／ｂｉｌｌｉｏｎで表される）がある。
【０００３】
特に半導体洗浄や製薬の場においては、不純物である有機化合物を殆ど含まない純水あるいは超純水が必要とされるため、高精度かつ高分解能な全有機体炭素値測定ユニットが必要とされている。
【０００４】
一方、湿式紫外線酸化法は、１８４．９ｎｍの波長の紫外線を測定対象の試料水に照射することにより、試料水に含まれている有機化合物を有機酸に改質する方法である。例えば、有機化合物としてエタノールやメタノールなどのアルコール類が試料水に含まれていた場合、紫外線を照射することで、アルデヒド類であるアセトアルデヒド、ホルムアルデヒド等の有機酸が生成する。
【０００５】
湿式紫外線酸化の原理を用いた酸化反応装置に試料水の導電率を測定する導電率センサーを組み合わせた酸化反応装置ユニットは、全有機体炭素値測定ユニットにおける主要構成部分であり、本ユニットによる測定法は、紫外線酸化／差分導電率測定法として位置付けられる。
【０００６】
具体的には、測定対象となる試料水の導電率を測定した後、当該試料水に含まれる有機化合物を湿式紫外線酸化法により酸化させた後に、再度試料水の導電率を測定する。つまり、酸化反応前後の試料水の導電率差分に基づいて、試料水の全有機体炭素値を算出するのである。
【０００７】
これまでに開示されている酸化反応装置の一形式は、図８に示すように紫外線照射による有機化合物の酸化効率を高めるために筒状紫外線照射ランプの周りに螺旋を形成するように設けられた、合成石英ガラスあるいはフッ素樹脂等を材料とする管を有している（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１７７１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、合成石英ガラスを螺旋状に成形するためには高度な加工技術が要求されるため、一般的に量産することは困難である。しかも、製造コストが高く、構造上衝撃に弱い為、保持具、緩衝材などが必要とされる。
【０００９】
一方、管の作製にフッ素樹脂等を原料とした場合、製造コストは安価であるが、紫外線透過効率は合成石英ガラスよりも若干劣るという問題点がある。
【００１０】
さらに、合成石英ガラスあるいはフッ素樹脂を原料として螺旋状の管を形成しても、酸化反応の場となる反応管の肉厚を均等に成形することが困難であり、さらに螺旋構造の隙間から紫外線が外部にもれ、有機化合物の効率的な酸化反応を行うことができないという懸念があった。
【００１１】
よって、本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、製造が容易で、かつ、造コストが安価であり、さらに構造上強度が高く、紫外線照射による有機化合物の酸化反応を効率良く行うことができる酸化反応装置及び当該酸化反応装置を備えた全有機体炭素値測定ユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成するために、本発明にかかる酸化反応装置は、試料水に含まれる有機化合物を有機酸に改質するための紫外線を照射する紫外線照射部材と、紫外線を透過する性質を有し、紫外線照射部材に沿って直線状に配設された管と、管の両端部を固定するための固定部材と、紫外線照射部材と管及び固定部材を収納するチャンバーとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明にかかる酸化反応装置は、紫外線照射部材に沿って直線状に配設された管（以下、直管と称す。）を備えており、当該直管の両端部は固定部材によって固定されている。外部から導入された試料水は、直管内を一端側から他端側に流れる間に紫外線照射部材からの紫外線照射を連続的に受けることにより、試料水中に含まれる有機化合物が略均等の効率で酸化されることとなる。
【００１４】
本発明にかかる紫外線照射部材は、紫外線を照射する照射光源と、チャンバーの端部を封止する封止部材とを備え、照射光源の形状は、チャンバーの長手方向に延在する円筒形であり、封止部材は、水に対して不溶性材質により形成されることを特徴とする。
【００１５】
すなわち、本発明にかかる紫外線照射部材は、チャンバー長手方向に延在する円筒形の形状であるため、放射線状に紫外線を照射することができる。つまり、紫外線照射部材は、紫外線照射部材に沿って配設されている直管に対して略均等に紫外線を照射することとなる。
【００１６】
また、本発明にかかる紫外線照射部材は、水に対して不溶性材質により形成された封止部材を備えており、チャンバー端部を密閉することで、紫外線がチャンバー外部に漏洩することを防止することができる。
【００１７】
本発明にかかる直管は、紫外線照射部材の長手方向に沿って配設されていることを特徴とする。すなわち、当該直管が、前述したチャンバー長手方向に延在する紫外線照射部材に沿って紫外線照射部材と同軸方向に配設されているので、直管内に試料水が通水されている間は、常に試料水に対して紫外線が照射されることとなる。
【００１８】
本発明にかかる固定部材の表面上には、直管を取着するための孔が設けられており、当該孔の一部は、固定部材内部において連結されていることを特徴とする。
【００１９】
つまり、固定部材の取着用の孔に直管の端部を取着することで、直管は強固に固定されることとなる。さらに、直管が取着された孔は、固定部材内部において連結されているため、直管の一端方向から他端方向に向けて流れてきた試料水は、当該固定部材内部においてその進行方向が反転することとなり、再び一端方向に向けて流れることとなる。
【００２０】
さらに、本発明にかかる固定部材には、その直管取着表面の反対側表面上に外部との接続孔が設けられているので、当該接続孔を介して試料水の酸化反応装置内部への導入、あるいは酸化反応装置内部からの試料水の排出を行うことが可能となる。
【００２１】
本発明にかかる有機体炭素値測定ユニットは、前述した特徴を有する酸化反応装置と、試料水の導電率を測定する導電率測定手段と、試料水流路において酸化反応装置が位置している場所に対して前方又は後方のいずれかに、あるいは両方に設けた流量調整手段と、導電率測定手段によって測定した導電率測定値データを処理する処理手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明にかかる有機体炭素値測定ユニットによれば、試料水流路において酸化反応装置が位置している前方又は後方のいずれかに、あるいは両方に流量調整手段を設けることで、試料水の一定流速での送液を可能とし、より導電率の測定精度の向上を図ることができる。
【００２３】
本発明にかかる有機体炭素値測定ユニットは、前述した特徴を有する酸化反応装置と、試料水の導電率を測定する導電率測定手段と、試料水流路に設けた試料水の流量を測定する流量測定手段と、導電率測定手段によって測定した導電率測定値データと流量測定手段により測定した試料水の流量との相関関係により導電率を補正する処理手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明にかかる有機体炭素測定ユニットによれば、試料水の導電率データと流量相関データ処理を行うことにより、前述した流量調節手段を備えなくとも、流量のズレに起因する導電率の誤差を補正し、精度良く試料水の導電率を算出することができる。
【００２５】
本発明にかかる紫外線酸化方法は、外部から試料水を酸化反応装置内部に導入する第１の工程と、試料水が固定部材に固定された直管を通り、紫外線照射部材によって紫外線を照射される第２の工程と、試料水の導入部と対峙する側に配設された固定部材によって、試料水の進路が反転する第３の工程と、反転した試料水が再び紫外線照射部材によって紫外線を照射される第４の工程とから構成される。
【００２６】
本発明にかかる紫外線酸化方法によれば、外部から酸化反応装置内に導入された試料水は、紫外線照射部材に沿って配設された直管内を流れる間、紫外線照射部材から紫外線の照射を受ける。さらに、試料水は、試料水導入口と対峙する側に配設された、固定部材に設けられた孔に導入され、そこで進行方向を反転させて、再び試料水導入口方向に流れる。
【００２７】
配設された直管の本数をＮとすると、試料水は、Ｎ−１回分だけ、直管の両端に配設された固定部材によって進行方向の反転を繰り返し、試料水が紫外線照射を受けている間、つまり、試料水が直管内を通っている間は、試料水に含まれている有機化合物の酸化反応が進行することとなる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明にかかる酸化反応装置によれば、合成石英ガラスを螺旋状に形成するよりも製造コストを抑えることができ、製造技術も容易であるため量産することが可能である。しかも、合成石英ガラス直管の両端部は固定部材で強固に保持されているため、構造上衝撃に強く、保持具、緩衝材などが必要ない。
【００２９】
また、紫外線透過性の高い材料（例えば、合成石英ガラス等）の直管を用いているため、酸化反応の場となる反応管の肉厚は略均等である。よって、略均等に有機化合物を酸化することができる。
【００３０】
また、螺旋状の管とは異なり、使用する直管の本数を増やすことにより、酸化反応効率を向上させることができる。また、同じ流路長でも、１本の直管の長さを長くすることで、使用本数を減ずることが可能であるし、また１本の直管の長さを短くして、使用本数を増加させることも可能である。つまり、使用する用途・環境に合わせて酸化反応装置のサイズを適宜変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明にかかる酸化反応装置２０の構成を表した側面図である。
【００３３】
本発明にかかる酸化反応装置２０は、紫外線照射部材１０と、合成石英ガラスからなる５本の直管２１と、直管２１を収容するチャンバー２２と、流路ブロック２３、２４と、酸化反応装置長手方向両端部に設置するエンドキャップ２６，２７と、直管２１を保持する為のＯ−リング押え２５と、Ｏ−リング２８、２９と、ライン接続部材３５、３６とから構成される。
【００３４】
また、両流路ブロック２３，２４を構成する孔を説明の便宜上、それぞれ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ及び３０ｊとする。さらに、３０ｂと３０ｃが結ぶ部分の流路を３１、３０ｄと３０ｅが結ぶ部分の流路を３２、３０ｆと３０ｇが結ぶ部分の流路を３３、３０ｈと３０ｉが結ぶ部分の流路を３４とする。
【００３５】
また、試料ＩＮから試料ＯＵＴ方向、つまり酸化反応装置２０に紫外線照射部材１０が装着されている方向をＸ軸プラス方向とし、Ｘ軸に対して垂直方向をＹ軸とする。
【００３６】
紫外線照射部材１０の全容は、本図面では見えていないので省略するが、その光源はチャンバー２２の長手方向（Ｘ軸マイナス方向）に延在する円筒形をしている。また、紫外線照射部材１０の基部には封止部材１０−ａが設けられている。
【００３７】
紫外線照射部材１０はチャンバー２２からの着脱が可能である。装着方法は、Ｘ軸プラス方向よりチャンバー２２の長手方向端部外側面に設けられた挿入口よりＸ軸マイナス方向に向かって挿入する。この際、前述した封止部材１０−ａを挿入面に嵌め合わせることで、紫外線照射部材１０はチャンバー２２に固定され、さらにチャンバー２２は密封されることになる。
【００３８】
紫外線照射光源は、試料水に含まれる有機化合物を酸化させる為に十分な波長を有する紫外線を発生させるものであれば良く、全有機体炭素値監視装置に汎用される紫外線ランプとされる。紫外線光源から発生される紫外線（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｒａｙ：ＵＶ）の波長は、試料水に含まれる有機化合物を酸化させるために十分な波長であれば良いが、試料水に照射する紫外線としては、波長が可視光に近い方からＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ｃと分類される紫外線のうちの如何なる波長のものも用いることができる。また、比較的短波長であるＵＶ−Ｃを試料水に照射することにより試料水に含まれる有機化合物を十分に酸化させ、全有機体炭素値を正確に測定することも可能である。
【００３９】
ライン接続部材３５は、チャンバー２２の長手方向端部外側面（Ｘ軸マイナス側）の面中央位置付近に取り付けられている。一方、対峙するライン部材３６はチャンバー２２の長手方向端部外側面（Ｘ軸プラス側）の面中央位置付近の紫外線照射部材１０の挿入口上方に取り付けられている。
【００４０】
流路ブロック２３、２４は、本実施例においては、それぞれ直管２１を５本取着するための孔が設けられている。また、３０ａと３０ｊは、それぞれライン接続部材３５と３６と接続するために、孔内部が貫通した形状となっている。
【００４１】
一方、３０ｂと３０ｃ、３０ｄと３０ｅ、３０ｆと３０ｇ及び３０ｈと３０ｉは、流路ブロック内で連結されており、それぞれ３１、３２、３３、３４の流路を形成している。
【００４２】
直管２１は、３０ａと３０ｆ、３０ｂと３０ｇ、３０ｃと３０ｈ、３０ｄと３０ｉ及び３０ｅと３０ｊのそれぞれの孔を接続するように取着されている。つまり、それぞれ対峙する位置に配設された流路ブロック２３、２４を直管２１で接続することで、本発明にかかる酸化反応装置２０は構成されていることとなる。
【００４３】
次に、試料ＩＮ側から導入された試料水の流路について説明する。
試料ＩＮから導入された試料水は、３０ａから直管２１内をＸ軸プラス方向に流れていく。その後、試料水は３０ｆ→３０ｇ（流路３３）→３０ｂ→３０ｃ（流路３１）→３０ｈ→３０ｉ（流路３４）→３０ｄ→３０ｅ（流路３２）→３０ｊを経て試料ＯＵＴより、酸化反応装置２０から排出される。
【００４４】
つまり、酸化反応装置２０の試料ＩＮから導入された試料水は、酸化反応装置２０内に紫外線照射光源に沿って設けられている５本の直管内を２往復半した後、試料ＩＮ側の面と対峙する面に具備されている試料ＯＵＴから排出されることになる。
【００４５】
試料水が酸化反応装置２０内の直管２１を移動している間は、試料水内に存在する有機化合物は略均等に紫外線照射を受けることとなる。
【００４６】
さらに、酸化反応装置２０内に設けられている５本の管は直管であり、その肉厚は略均一である。したがって、紫外線の照射効率は略均等であり、試料水内の有機化合物は略均一に酸化されることになる。
【００４７】
また、チャンバー２２の形状は筒状であると共に、チャンバー２２の断面形状は略円形である。チャンバー２２の材質としては、ステンレスであるＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３１６及びＳＵＳ３１６Ｌ等を用いることができる。また、筒状内壁に酸化防止膜を被覆したアルミニウムも用いることもできる。
【００４８】
また、チャンバー２２の内壁面に照射光源からの紫外線を効率良く反射させるための電解研磨加工を施してもよい。さらに紫外線の照射効率を高めることができ、試料水内の有機化合物の酸化反応は促進される。
【００４９】
また、本実施例における流路ブロック２３、２４の材質は、３４０３石英管ハウジング（ＰＴＦＥ：ポリテトラフルオロエチレン製）を用いているが、水に対して不溶性を有し、加工が容易な材質であれば、流路ブロックの材料として用いることができる。
【００５０】
本実施例においては、５本の直管を用いているが、直管の使用本数は変更可能である。酸化反応装置を有機体炭素測定ユニットに組みこむシステムにスペースの余裕があれば、直管の長さを本実施例で用いている直管よりも長くし、使用本数を減ずればよい。逆に、酸化反応装置を有機体炭素測定ユニットに組みこむシステムにスペースの余裕がなければ、直管の長さを本実施例で用いている直管よりも短くし、使用本数を増やすことで装置をさらにコンパクトにすることが可能となる。
【００５１】
さらに、本実施例では、直管の材料に合成石英ガラスを用いているが、他の紫外線透過性を有する材料を使用することも可能である。紫外線透過性は合成石英に劣るものの、材料コストをさらに抑える為に、例えば、テフロン（登録商標）ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）も直管の材料として使用することができる。
【００５２】
また、テフロン（登録商標）ＦＥＰに限らず、試料水に含まれる有機化合物を十分に酸化し、有機酸に改質できる波長を有する光を透過するフッ素樹脂であれば如何なるものでも良い。
【００５３】
この場合、紫外線の透過効率は石英ガラスよりも若干劣るものの、石英ガラスよりも強度が高いフッ素樹脂を用いることで、より安価で、構造的に頑丈な酸化反応装置を作製することが可能となる。
【００５４】
次に、図２、図３、図４、及び図５を用いて、本発明にかかる全有機体炭素値測定ユニットについて説明する。
【００５５】
図２は、本発明にかかる酸化反応装置ユニット５０を示す斜視図である。
【００５６】
酸化反応装置ユニット５０は、酸化反応装置２０と、２つの導電率センサー４１ａ、４１ｂと、接続ライン４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄとから構成される。
【００５７】
接続ライン４０ａ（試料水ＩＮ）内を通過してきた試料水はまず、導電率センサー４１ａに導入される。ここで、酸化反応前の試料水の導電率が測定されリファレンスとして用いられる。
【００５８】
導電率センサー４１ａを出た試料水は、接続ライン４０ｂ内を通り酸化反応装置２０に導入される。酸化反応装置２０内において紫外線照射による酸化反応が行われ、有機化合物が有機酸に改質される。
【００５９】
有機酸の生成によって試料水の導電率が変化した試料水は、酸化反応装置２０から、接続ライン４０ｃ内を通り、導電率センサー４１ｂに送られ、改めて導電率が測定されることになる。その後接続ライン４０ｄ（試料水ＯＵＴ）を通り、酸化反応装置ユニット５０から排出される。
【００６０】
図３は、本発明にかかる導電率測定ユニット１００の斜視図である。
【００６１】
本発明にかかる導電率測定ユニット１００は、接続ライン４０ｄ（試料水ＯＵＴ）及び紫外線照射部材１０の通し穴６１、６２をカバー外面の一部に設けた上部カバー６０と、酸化反応装置ユニット５０と、導電率測定値データを処理するための導電率データ処理部１０３ａをカバー底面部に設け、さらに接続ライン４０ａ（試料水ＩＮ）の通し穴をカバー外面の一部に設けた下部カバー７０とから構成される。
【００６２】
図４及び図５は、本発明にかかる導電率測定ユニット１００を用いた全有機体炭素値測定ユニットの構成の一例を示すブロック図である。
【００６３】
図４で示している全有機体炭素値測定ユニットは、導電率センサー４１ａ、４１ｂと、酸化反応装置２０及び導電率データ処理部１０３ａとから構成される導電率測定ユニット１００と、試料水流路において導電率測定ユニット１００が位置している場所に対して前方又は後方のいずれかに、あるいは両方に設けた定流量弁又は流量調整バルブ等からなる流量調整部１０２ａ、１０２ｂとを備える。
【００６４】
本発明にかかる有機体炭素値測定ユニットによれば、試料水流路において導電率測定ユニット１００が位置している前方又は後方のいずれかに、あるいは両方に流量調整部１０２ａ、１０２ｂを設けることで、試料水の一定流速での送液を可能とし、より導電率の測定精度を向上させることができる。
【００６５】
図５で示している全有機体炭素値測定ユニットは、導電率センサー４１ａ、４１ｂと、酸化反応装置２０及び導電率＋流量相関データ処理部１０３ｂとから構成される導電率測定ユニット２００及び試料水流路に設けた試料水の流量を測定する流量計１０４とを備える。
【００６６】
本発明にかかる有機体炭素値測定ユニットによれば、試料水における導電率と流量の相関データ処理を行うことにより、図４で示した流量調整部１０２ａ、１０２ｂを備えなくとも、流量のズレに基づく導電率の誤差を補正し、精度良く試料水の導電率を測定することができる。
【００６７】
また、本実施例では、２個の導電率センサー４１ａ、４１ｂを用いているが、導電率センサーを１個とすることができる。つまり、ゼロキャリブレーション動作を一定の時間間隔（定期）に行うことで、酸化反応装置２０の下流側に１個の導電率センサーを配設することで、測定対象の試料水の全有機体炭素値を正確に測定することが可能となる。
【００６８】
＜本発明にかかる酸化反応装置ユニットの実験例＞
実験は、超純水（１８ＭΩ・ｃｍ、０．０５５μＳ／ｃｍ）の流路上に本実施例の酸化反応装置ユニットを設け、酸化反応前後の超純水の導電度変化を測定した。
【００６９】
具体的には、酸化反応装置に対して上流側の超純水流路から、シリンジポンプを用いてイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を流路内に導入し、酸化反応装置に流入する前の超純水と、酸化反応装置から流出した後の超純水の導電率を測定し評価した。
【００７０】
図６は、異なる濃度のＩＰＡ濃度（＝ＴＯＣ濃度：ｐｐｂ）における導電率の変化量（％）を経過時間に対してプロットしたものである。
【００７１】
実験の結果、超純水の送液を開始して６０分程度でバックグランドの若干の上昇が見られた。さらに、３５分経過した後、ＵＶランプをＯＮにすると、顕著な導電率の変化が見受けられた。１０ｐｐｂのＩＰＡでは９％程度、２０ｐｐｂのＩＰＡでは１６％程度、５０ｐｐｂのＩＰＡでは３６％程度、１００ｐｐｂのＩＰＡでは６０％程度、１５０ｐｐｂのＩＰＡでは７７％程度、２００ｐｐｂのＩＰＡでは８８％程度の導電率の相対的変化が生じた。
【００７２】
さらに、１３５分経過後にＵＶランプをＯＦＦにすると、速やかな導電率変化量の減少が見受けられた。ＵＶランプを用いた紫外線照射によって、導電率の変化がＩＰＡ濃度依存的に顕著に観察されたことから、本実験で観察された超純水の導電率の変化は、紫外線照射によるＩＰＡの酸化反応に伴う有機酸の発生に起因するものであることが確認された。
【００７３】
図７のグラフは、図６で示した実験結果を基に、縦軸に導電率の変化量を、横軸にＩＰＡ濃度を取り、再プロットしたものである。グラフ形状は略比例関係を示し、ＩＰＡ濃度が２００ｐｐｂ時の導電率の変化量は、９０％程度まで達している。ＩＰＡ濃度が２００ｐｐｂ以上においても、導電率の変化量は増加傾向にあると思われるが、測定精度を考慮すると、本発明にかかる酸化反応装置の最大有機化合物処理濃度は２００ｐｐｂ程度であると考えられる。
【００７４】
一方、本発明にかかる酸化反応装置の最小有機化合物処理濃度においては、ＩＰＡ濃度１０ｐｐｂ以下においても導電率の変化が観察されている。また、ベースラインが非常に安定していることから、ＩＰＡ濃度１０ｐｐｂ以下の低濃度領域においても、有意差を持ってＩＰＡ濃度を決定することが可能であると考えられる。
【００７５】
以上の結果より、本発明にかかる酸化反応装置を全有機体炭素値測定ユニットに組み込むことによって、全有機体炭素値を精度良く測定することが可能である。
【００７６】
また、本発明にかかる酸化反応装置を全有機体炭素値測定ユニットに組み込むことによって、製造コストを飛躍的に抑えることが可能となる。
【００７７】
さらに、合成石英ガラス等を螺旋状に加工する複雑な技術も必要ではなく、大量生産することもでき、さらに、螺旋状の管と比較して構造的安定性が高く、製造工程あるいは測定時に破壊される心配がない。
【００７８】
さらに、反応部部材としての直管の長さ・本数も環境・使用用途に合わせて変更可能であり、測定装置のコンパクト化も図ることができる。
【００７９】
なお、上述した各実施形態は、本発明の好適な実施形態であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各構成は、適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明にかかる酸化反応装置の構成を表した側面図である。
【図２】本発明にかかる酸化反応装置ユニットを示す斜視図である。
【図３】本発明にかかる導電率測定ユニットの斜視図である。
【図４】全有機体炭素値測定ユニットの構成の一例を示すブロック図である。
【図５】全有機体炭素値測定ユニットの構成の一例を示すブロック図である。
【図６】異なる濃度のＩＰＡ濃度における導電率の変化量（％）を経過時間に対してプロットしたものである。
【図７】縦軸に導電率の変化量を、横軸にＩＰＡ濃度を取り、プロットしたものである。
【図８】従来の螺旋状の管を用いた酸化反応装置を示す側面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０、１１ 紫外線照射部材
１２ａ 試料ＩＮ
１２ｂ 試料ＯＵＴ
１３ 石英ヘリカル形状中空ガラス管
２０ 酸化反応装置
２１ 合成石英ガラスからなる５本の直管
２２ チャンバー
２３、２４ 流路ブロック
２５ Ｏ−リング押え
２６、２７ エンドキャップ
２８、２９ Ｏ−リング
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊ 孔
３１、３２、３３、３４ 流路
３５、３６ ライン部材
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ 接続ライン
４１ａ、４１ｂ 導電率センサー
５０ 酸化反応装置ユニット
６０ 上部カバー
６１、６２、７１ 通し穴
７０ 下部カバー
１００、２００ 導電率測定ユニット
１０２ａ、１０２ｂ 流量調整部
１０３ａ 導電率データ処理部
１０３ｂ 導電率＋流量相関データ処理部
１０４ 流量計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の試料水中に含まれる有機化合物を有機酸に酸化させる反応装置であって、
前記試料水に含まれる前記有機化合物を前記有機酸に改質するための紫外線を照射する紫外線照射部材と、
前記紫外線を透過する性質を有し、前記紫外線照射部材に沿って直線状に配設された管と、
前記管の両端部を固定するための固定部材と、
前記紫外線照射部材と前記管及び前記固定部材を収納するチャンバーとを備えたことを特徴とする酸化反応装置。
【請求項２】
前記紫外線照射部材は、紫外線を照射する照射光源と、前記チャンバーの端部を封止する封止部材とを備え、
前記照射光源の形状は、前記チャンバーの長手方向に延在する円筒形であり、
前記封止部材は、水に対して不溶性材質により形成されることを特徴とする請求項１に記載の酸化反応装置。
【請求項３】
前記管は、前記紫外線照射部材の長手方向に沿って配設されていることを特徴とする請求項１に記載の酸化反応装置。
【請求項４】
前記固定部材表面上には、前記管を取着するための孔が設けられ、前記孔の一部は、前記固定部材内部において連結されており、前記固定部材の管取着面との反対側表面上に外部との接続孔をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１に記載の酸化反応装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の酸化反応装置と、
前記試料水の導電率を測定する導電率測定手段と、
試料水流路において前記酸化反応装置が位置している場所に対して前方又は後方のいずれかに、あるいは両方に設けた流量調整手段と、
前記導電率測定手段によって測定した導電率測定値データを処理する処理手段とを備えることを特徴とする全有機体炭素値測定ユニット。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の酸化反応装置と、
前記試料水の前記導電率を測定する前記導電率測定手段と、
前記試料水流路に設けた試料水の流量を測定する流量測定手段と、
前記導電率測定手段によって測定した前記導電率測定値データと前記流量測定手段により測定した前記試料水の流量との相関関係により導電率を補正する処理手段とを備えることを特徴とする全有機体炭素値測定ユニット。
【請求項７】
外部から前記試料水を前記酸化反応装置内部に導入する第１の工程と、
前記試料水が前記固定部材に固定された管を通り、前記紫外線照射部材によって紫外線を照射される第２の工程と、
前記試料水の導入部と対峙する側に配設された前記固定部材によって、前記試料水の進路が反転する第３の工程と、
前記反転した前記試料水が再び前記紫外線照射部材によって紫外線を照射される第４の工程とから構成される有機化合物の紫外線酸化方法。
【請求項１】
測定対象の試料水中に含まれる有機化合物を有機酸に酸化させる反応装置であって、
前記試料水に含まれる前記有機化合物を前記有機酸に改質するための紫外線を照射する紫外線照射部材と、
前記紫外線を透過する性質を有し、前記紫外線照射部材に沿って直線状に配設された管と、
前記管の両端部を固定するための固定部材と、
前記紫外線照射部材と前記管及び前記固定部材を収納するチャンバーとを備えたことを特徴とする酸化反応装置。
【請求項２】
前記紫外線照射部材は、紫外線を照射する照射光源と、前記チャンバーの端部を封止する封止部材とを備え、
前記照射光源の形状は、前記チャンバーの長手方向に延在する円筒形であり、
前記封止部材は、水に対して不溶性材質により形成されることを特徴とする請求項１に記載の酸化反応装置。
【請求項３】
前記管は、前記紫外線照射部材の長手方向に沿って配設されていることを特徴とする請求項１に記載の酸化反応装置。
【請求項４】
前記固定部材表面上には、前記管を取着するための孔が設けられ、前記孔の一部は、前記固定部材内部において連結されており、前記固定部材の管取着面との反対側表面上に外部との接続孔をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１に記載の酸化反応装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の酸化反応装置と、
前記試料水の導電率を測定する導電率測定手段と、
試料水流路において前記酸化反応装置が位置している場所に対して前方又は後方のいずれかに、あるいは両方に設けた流量調整手段と、
前記導電率測定手段によって測定した導電率測定値データを処理する処理手段とを備えることを特徴とする全有機体炭素値測定ユニット。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の酸化反応装置と、
前記試料水の前記導電率を測定する前記導電率測定手段と、
前記試料水流路に設けた試料水の流量を測定する流量測定手段と、
前記導電率測定手段によって測定した前記導電率測定値データと前記流量測定手段により測定した前記試料水の流量との相関関係により導電率を補正する処理手段とを備えることを特徴とする全有機体炭素値測定ユニット。
【請求項７】
外部から前記試料水を前記酸化反応装置内部に導入する第１の工程と、
前記試料水が前記固定部材に固定された管を通り、前記紫外線照射部材によって紫外線を照射される第２の工程と、
前記試料水の導入部と対峙する側に配設された前記固定部材によって、前記試料水の進路が反転する第３の工程と、
前記反転した前記試料水が再び前記紫外線照射部材によって紫外線を照射される第４の工程とから構成される有機化合物の紫外線酸化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１８０６６２（Ｐ２００８−１８０６６２Ａ）
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５７７５（Ｐ２００７−１５７７５）
【出願日】平成１９年１月２６日（２００７．１．２６）
【出願人】（５９６１６６３２４）テクノ・モリオカ株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２６日（２００７．１．２６）
【出願人】（５９６１６６３２４）テクノ・モリオカ株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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