光化学反应处理装置和光化学反应处理方法

专利名称：光化学反应处理装置和光化学反应处理方法
技术领域：
本发明涉及利用光能进行光化学反应处理的光化学反应处理装置及其处理方法。
背景技术：
技术上存在着利用光能进行光化学反应处理的领域。图10表示作为从来就知道的光化学反应处理装置的，闭锁型的处理液体用的紫外线照射装置的一个例子。在图10中，为了方便起见画出了只搭载1个放电灯30的装置，但是实用上使用多灯式的大容量装置的情形是很多的。将放电灯30收藏在外管(保护管)20内，但是用收藏在不锈钢制的圆筒10内的放电灯30发出的紫外线照射导入该圆筒10内的被处理液体。作为放电灯30，可以使用例如辐射185nm波长区域的紫外线的低压汞蒸气放电灯。放电灯30的发光管泡40是由紫外线透过性卓越的石英玻璃制成的。将放电灯30收藏在具有紫外线透过性的外管(保护管)20的内部，使该放电灯30液体密封地与被处理液体隔离。这种外管20也是由紫外线透过性卓越的石英玻璃制成的。用法兰10a，10b封闭圆筒10的两端，从进水口10c取入的被处理液体在通过圆筒10内的过程中受到紫外线的照射，从出水口10d排出。被处理液体在圆筒10内从进水口10c向出水口10d流动，但是为了使被处理液体流过的路径不很短，形成在途中配置了多块(图中是5块)返流板10e～10i的构造。从放电灯30发出的紫外线透过外管20，照射被处理液体。照射的紫外线起着例如使存在水中的有机物如下式所示地分解成无害的CO，CO2，H2O的作用。
(n，m，k是1，2，3........)可是，在这种光反应处理中，我们看到由于光量过多产生新的问题。例如，当用于为了洗净半导体芯片的超纯水工厂中时，过剩的OH基生成双氧水(H2O2)等的种种过氧化物，在处理水流过的后段的离子交换树脂时，由于脱氧使DO(Dissolved Oxygen溶解氧)值增高。离子交换树脂是用于除去有机酸(有机物的中间体)等的物质，但是我们知道高浓度的双氧水，过氧化物使离子交换树脂的寿命缩短，并且会使用DO值高的超纯水洗净的半导体受到损害。
例如，以关于搭载了40盏灯的光源的已有装置中的TOC(TotalOrganic Carbon总有机碳)分解处理能力的随时间变化为例，我们确认1年后的处理能力大致降低到装置使用初期或一齐更换光源后的一半。这是由于光源恶化引起的，但是因为确保1年后的处理能力具有要求的水准那样地设计装置，所以在点亮时间的初始时期(即使用初期或更换光源后的某个时期)容易陷入光量过多的毛病中。
本发明就是鉴于上述问题提出的，本发明的目的是提供通过将光照射量控制在所定的水准上，能够不希望光量过多地对光反应进行控制，并且节省能量，节省维护的光反应处理装置和方法。
与本发明有关的光化学反应处理装置的特征是在具备多个光源，通过来自该光源的光的照射进行被照射体的光化学反应处理的光化学反应处理装置中，通过与使用点亮的光源的经过时间对应地进行控制，将对上述被照射体的光照射量控制在所定的水准上。如果根据本发明，则通过点亮上述多个光源中的一部分光源，顺次地切换点亮的光源组合，并且根据光源随着时间照度下降的特性，伴随着使用时间的经过，变更点亮的光源数和熄灭的光源数的比率，能够将光照射量控制在所定的水准上，不希望光量过多地对光反应进行控制。此外，所谓点亮不限于用所定的定额电压或电流点亮的情形，也包含调光点亮的情形。
又，如果根据本发明，则通过在装置开始运转前预先设定上述点亮或调光点亮的光源组合，切换时期和伴随着上述使用时间的经过，变更点亮或调光点亮的光源数和熄灭的光源数的上述比率的样态，按照这个设定与经过时间对应地对点亮或调光点亮的光源进行控制，能够不需要维护地进行装置运转。进一步，通过在开始运转后加上对上述设定内容的修正，能够进行更有效的点亮控制。
又，与本发明有关的光化学反应处理装置的光源的特征是它是辐射紫外线的光源。因为紫外线光子的能量高，所以也能够应用于难分解的处理。
与本发明有关的光化学反应处理方法的特征是用上述那样的装置，照射来自光源的光，对被照射体进行光化学反应处理。又，通过变更点亮或调光点亮的光源数和熄灭的光源数的比率，和旋转点亮或调光点亮的光源，延长一齐更换光源的期间。


图1是表示与本发明有关的多灯式紫外线照射装置的一个实施例的截面概略图。
图2是表示用作图1的在紫外线照射装置中光源3的放电灯的一个例子的侧面截面概略图。
图3是举例表示根据由图2的放电灯的一个实施例得到的实验结果的“电位梯度”与“185nm紫外线辐射效率”的关系的曲线图。
图4是举例表示根据由图2的放电灯的一个实施例得到的实验结果的“灯电流”与最佳“电位梯度”的关系的曲线图。
图5是举例表示由与本发明有关的放电灯的一个实施例得到的实验结果的玻璃管内径与最佳“电位梯度”的关系，与“灯电流”的各个值对应的曲线图。
图6是举例表示对在使用高效率型的紫外线放电灯的紫外线照射装置中伴随着时间的经过处理能力变化的实验结果与搭载已有技术的紫外线放电灯的紫外线照射装置进行比较的曲线图。
图7是表示点亮·熄灭旋转的顺序控制装置的一个例子的方框图。
图8是表示将参照图2～图6说明的紫外线辐射效率高的放电灯31用作图1所示的处理装置中的光源3时的点亮·熄灭旋转的一个例子的图。
图9是表示对以图8的点亮·熄灭旋转进行运转的本发明装置中的TOC分解处理能力的随时间变化例与根据已有装置的TOC分解处理能力的随时间变化例进行比较的曲线图。
图10是表示已有的紫外线照射装置的一个例子的侧面截面概略图。
具体实施例方式
图1是表示与本发明有关的光化学反应处理装置的一个实施例的多灯式的处理液体用的紫外线照射装置的截面概略图。将由紫外线灯构成的光源3液体密封地插入用于保护的石英玻璃管2内，在构成与本实施例有关的处理装置本体的筒状圆筒1内并行地设置多根(本例中为40根)紫外线灯。此外，与本实施例有关的处理装置是与图10相同的闭锁型液体处理装置，圆筒1与图10的圆筒10相同备有进水口1c和出水口(图中未画出)。
如上所述，在已有的装置中，因为考虑到光源随时间恶化，将在经过所定期间(例如1年)的时刻的处理能力设计为基准，所以，例如，从装置开始使用到1年后，为了确保某种处理能力需要搭载40个光源的已有装置在装置使用出初期光量过多，产生不希望的光反应。与此相反，与本发明有关的紫外线照射装置的特征是点亮或调光点亮设置的许多光源3中的1个到多个所定数的光源，并且伴随着时间的经过适当地变更点亮或调光点亮的光源组合和点亮的个数。即，通过与光源随时间恶化引起照度下降的特性相应，伴随着使用时间的经过，变更点亮或调光点亮的光源组合，它们的切换时期和点亮个数，将经过1年的光照射量维持在所定水准(范围)上那样地进行运用。
当表示该运用方法的一个例子时，首先在使用开始时，对于光源3的总数M，只点亮特定的N1个(但是N1＜M)光源，在经过所定期间后，将上述点亮的N1个的特定的光源组合切换到其它特定的N1个的光源组合，循环使用光源(旋转)。通过适当设定N1个的数目，能够适当防止使用初期光量过多的现象。适当地重复旋转，进一步经过其它所定期间后，使特定的光源点亮数为N2个(但是至少N1＜N2)，与上述相同，顺次切换点亮的光源组合，循环使用光源。这样通过增加点亮的光源数，补偿光源随时间的恶化，能够使全体的光量保持在所定水准上。以后需要时，可以进一步按照经过的所定期间，以N3，N4........Nn个(但是N1＜N2＜N3＜N4＜........＜Nn≤M)的方式顺次适当地增加光源点亮数那样地变更旋转，循环使用光源。
当设定光源3的点亮·熄灭的旋转时，为了均匀地处理流过圆筒1内的被处理液体，使点亮的光源平衡良好地配置那样地进行设定。例如，在图1中，设想在圆筒1的横截面内由与中心相交的线A-A′，B-B′分成4个相等的区域，同时当令点亮的光源数为N时，在各区域内平衡良好地配置N/4个光源进行点亮那样地作出设定。
此外，在本实施例中，所谓点亮不限于用所定的定额电压或电流点亮的情形，也包含下面的用电压或电流进行光亮调节点亮(调光点亮)的情形。因为调光点亮的情形与用定额值点亮的情形比较光量和寿命不同，所以点亮·熄灭旋转的设定内容也与此相应是不同的。在点亮·熄灭旋转中，同时既可以全部用定额值点亮，也可以全部是调光点亮，又可以将用定额值点亮和调光点亮混合起来进行光源的点亮。
此外，如后面详细述说的那样，在本装置中因为用紫外线辐射效率高的放电灯，所以即便点亮数少，也能够确保必要和充分的处理能力。
作为光源3使用的放电灯31的一个例子如图2所示。这个放电灯31，如下面详细述说的那样，是由以极高的效率辐射185nm的紫外线，性能维持率高的低压汞蒸气放电灯构成的。在用这种高效率的放电灯31作为光源3的情形中，因为同时点亮的光源数与已有技术比较减少了，所以按照本发明通过适当地设定点亮·熄灭旋转进行运行，在防止光量过多和飞跃地增加灯寿命方面具有极大的意义。
首先，我们说明放电灯31的基本构造，放电灯31包含由合成石英玻璃构成的玻璃管11，在该玻璃管11内配置在它两端上的一对灯丝21a，21b，设置在该玻璃管11的两端上的密封部分4a，4b，和管座部分5a，5b。在这些灯丝21a，21b上涂敷着例如氧化钡系的发射体。这些灯丝21a，21b分别被从密封部分4a，4b引出的内引线22a～22d保持住。管座部分5a，5b是陶瓷制成的，在一个管座部分5a备有一对电端子31a，31b。密封部分4a，4b起着由钼箔24a～24d保持气密性，并且通过内引线22a～22d，钼箔24a～24d，外引线25a，25b和26，使灯丝21a，21b与电端子31a，31b电连接的作用。在玻璃管11内封入20mg左右的汞和约400Pa的稀有气体。此外，在图中所示的例子中，作为一个例子，放电灯31构成2个端子型的放电灯。即，一方的灯丝21a的一端通过内引线22b，钼箔24b，外引线25a与一方的电端子31a连接，另一方的灯丝21b的一端通过内引线22c，钼箔24c，外引线25b，26与另一方的电端子31b连接。
放电灯31的特征是由合成石英玻璃构成玻璃管11，在高效率地发出波长185nm的紫外线的所定条件下决定该放电灯31的尺寸(管子内径，灯丝间距离等的诸尺寸)。现在我们说明这一点，这个放电灯31的特征是由合成石英玻璃构成的玻璃管11的内径D(单位mm)的尺寸为8mm以上，令灯丝21a，21b的间隔为L(单位cm)，点亮时的灯电压为V(单位V(伏))，灯电流为I(单位A(安))时，具有下列关系式那样地设定各值的关系。
(V-Vf)/L=X/(D·I),]]>但是2.6≤X≤4.2这里，Vf是阳极电压降电压，是由点亮电源唯一决定的因子(常数因素)，当由1kHz以上的高频电源点亮时Vf＝10，当由不到1kHz的电源点亮时Vf＝50。
其次，我们说明作为高效率地发出波长185nm的紫外线的条件导出上述那样的关系式的根据。
本发明者们准备好多个具有各种尺寸的由基本构造如图2所示的构造构成的低压汞蒸气放电灯，将它们作为对象进行种种实验，对放电灯的电特性与185nm紫外线强度的关系进行评介。具体地说，在这些实验中所用的各放电灯的尺寸是用内径8mm，13mm，18mm，23mm的各个管径，壁厚1mm，管长100～160cm的合成石英玻璃管，将灯丝间距离L(cm)设定为95～153cm。当实验时，在中央部分附有用于测定185nm紫外线强度的支管，构成T字形的玻璃管内插入作为实验对象的放电灯，在该玻璃管内充满氮气并且在外侧流动着冷却水。又，在点亮电源中准备好约40kHz的电子镇流器(稳定器)和商用频率的电磁镇流器(稳定器)这样两种镇流器，令点亮时的灯电流分成0.4A，0.6A，0.8A，1.0A，1.4A(安)5个阶段。此外，用沃库(日文オ-ク)制作所股份有限公司制造厂生产的紫外线照度计UV-185(商品名)进行185nm紫外线强度的测定。
在上述条件下，电流大致保持恒定，一面改变冷却水的温度一面测定各种电特性即灯电压V，灯电流I，灯功率和185nm紫外线强度。改变冷却水温度的理由是为了改变汞蒸气压。即，这是因为考虑到185nm紫外线辐射效率和电特性与汞蒸气压有关，所以要明确这种关系。通过改变冷却水温度改变剩余汞滞留的最冷部分的温度，改变汞蒸气压。顺便地说，因为灯电压V与灯内的汞蒸气压即蒸发量有关，所以通过改变最冷部分的温度，能够可变地设定灯电压V。在由这种物理尺寸构成的放电灯中，灯电流I也是由镇流器决定的常数因素，能够左右185nm紫外线强度的因素是灯电压V。因此，通过改变冷却水温度，结果可以改变灯电压V使它具有各种值，测定该灯电压V的值同时每次测定185nm紫外线强度，判明在由该物理尺寸和所定灯电流I构成的条件下，185nm紫外线强度与灯电压V的相关性。因此，进行这样的测定。
根据这个测定结果，关于185nm紫外线强度，从“每单位消耗电功率的紫外线强度”的观点出发，将测定的185nm紫外线强度的值除以测定的灯电功率，将它的商作为“辐射效率”的指标(即“185nm紫外线辐射效率”)。又，关于灯电压，从“每单位长度的电压”的观点出发，从测定的灯电压值V(V)减去称为阳极电压降电压(Vf)的固定值Vf(V)，将它的结果“V-Vf”除以灯丝间距离L，将这个商作为“电位梯度”(即，每单位长度的灯丝间距离的灯电压)。即，通过将测定的“185nm紫外线强度”和“灯电压V”分别换算成“185nm紫外线辐射效率”和“电位梯度”(每单位长度的灯丝间距离的灯电压)，能够对比与“电位梯度”的各值对应的“185nm紫外线辐射效率”的值，从而能够掌握辐射效率高的条件应该是什么样的。此外，关于阳极电压降电压Vf，如上所述，当由1kHz以上的高频电源点亮时Vf＝10，当由不到1kHz的电源点亮时Vf＝50。
图3是表示，作为一个例子，在用壁厚1mm的合成石英玻璃管的放电灯的尺寸为内径13mm，管长154cm，灯丝间距离147cm的物理条件下，当作为电条件，灯电流I为1A(安)，使用约40kHz的电子镇流器(即Vf＝10)时“电位梯度”与“185nm紫外线辐射效率”的测定结果的图，是令“电位梯度”的值为横轴，与此相对应的“185nm紫外线辐射效率”的值为纵轴，用曲线表示测定结果的图。如果根据图3，则我们判明当“电位梯度”约为0.88(V/cm)时，“185nm紫外线辐射效率”达到最高值(约“6”)。从而判定如果使“185nm紫外线辐射效率”处于包含它的最高值即峰值(图3的例子中约为“6”)的适当的允许范围内那样地，设定物理和电的诸条件，则能够提供可以高效率地辐射185nm紫外线的放电灯和紫外线照射装置。作为这个允许范围，通过观察实际的紫外线照射状态，判明将“185nm紫外线辐射效率”峰值的约60～70％包含在允许范围内是适当的。例如，在图3的例子中，如果“185nm紫外线辐射效率”的值即便最低也在3.6以上，则可以认得到了高效率的辐射。这时，从图可以判明最好使“电位梯度”处于约0.72～1.16的范围内那样地设定诸条件。
进一步我们说明其它的实测结果。在尺寸与图3相同的管径13mm，管长154cm，灯丝间距离147cm的放电灯中，改变灯电流I使它具有各种不同的值，在各个灯电流值探索使“185nm紫外线辐射效率”成为峰值的最佳“电位梯度”。将从这个结果得到的各灯电流值(纵轴)的最佳“电位梯度”(横轴)画成曲线图，如图4所示。从图4我们判定最佳“电位梯度”大致与灯电流值(I)的平方根( )成反比。
下面同样地，关于用于本实验的上述全部尺寸的放电灯，探索使“185nm紫外线辐射效率”成为峰值的最佳“电位梯度”，结果，我们发现无论什么样的管径，最佳“电位梯度”大致与灯电流值(I)的平方根( )成反比。又，将管径(D)作为参数画出最佳“电位梯度”，结果我们判明如图5所示无论什么样的电流，最佳“电位梯度”也大致与管径(D)的平方根( )成反比。即，我们发现在内径(D)为8～23mm的放电灯中，在灯电流0.4～1.4A的范围内工作时，为了得到最大的185nm的辐射效率的最佳“电位梯度”与管径(D)和电流值(I)的平方根( 和 )成反比。这成为在用高频率的电子镇流器和商用频率的电磁镇流器的任何一个的情形中如果只考虑点亮电流的因子则也将它包含在内的结果。
如上所述，在最佳“电位梯度”，“电位梯度”即“(V-Vf)/L”具有与管径(D)的平方根( )和灯电流I的平方根( )成反比的关系，令这个比例常数为X时，由下列那样的关系式表示。
(V-Vf)/L=X/(D·I)]]>在上述图3的例子中，因为内径D＝13mm，灯电流I＝1A，所以 约为3.605，所以为了使“电位梯度”处于上述的约0.72～1.16的允许范围内，比例常数X最好取大致在“2.6≤X≤4.2”的范围内的值。
考虑到以上的实验结果，在用图2所示的由合成石英玻璃构成的玻璃管11的放电灯31中，由合成石英玻璃构成的玻璃管11的内径D(单位mm)的尺寸为8mm以上，令灯丝21a，21b的间隔为L(单位cm)，点亮时的灯电压为V(单位V(伏))，灯电流为I(单位A(安))时，具有下列关系式那样地设定各值的关系，得到为了高效率地辐射185nm紫外线的条件最好是什么的结论。
(V-Vf)/L=X/(D·I),]]>但是2.6≤X≤4.2这里，如上所述，作为由点亮电源唯一决定的因子的阳极电压降电压Vf当由1kHz以上的高频电源点亮时Vf＝10，当由不到1kHz的电源点亮时Vf＝50。
可是，放电灯31的特征是用合成石英玻璃作为发光管。合成石英玻璃是用四氯化硅作为出发材料制造的石英玻璃，杂质极少，短波长区域的紫外线透过率卓越。上述的“为了得到最大的185nm紫外线辐射效率的电位梯度与管径和灯电流的关系”不限于合成石英玻璃，但是当用通常的(天然)石英玻璃时因为185nm紫外线维持率急速下降，所以不能经受实际的使用。当使用通常的(天然)石英玻璃时从原来短波长区域的紫外线透过率低开始，由于当185nm的辐射效率高时吸收大多数185nm紫外线，玻璃自身变质，发生混浊，使紫外线透过率下降。因此，我们可以考虑由于重复进一步透过率下降和变质的循环，使185nm紫外线急速减少。从而，使用合成石英玻璃成为必须的要素。
因为将用上述放电灯31的有机物的分解处理装置即紫外线照射装置用于例如半导体制造工序中使用的超纯水的精制，所以这时必须能够经受1年～3年的长期连续运转。因为合成石英玻璃初期紫外线透过率卓越，并且成为变质核心的杂质的含量少，所以即便在185nm紫外线的辐射效率高的区域工作也能够确保紫外线维持率处于高水准。当然，用这种放电灯的紫外线照射装置不限于半导体制造工序，也可以用于饮料制造，食品制造，医疗，水处理等需要有机物的分解处理·杀菌·消毒等处理的广泛领域。
图6是表示关于搭载如本实施例提出的图2所示的高效率型的紫外线放电灯31的紫外线照射装置A和搭载已有技术的紫外线放电灯的紫外线照射装置B，以每单位消耗电功率量的流量比较它们的使TOC浓度10ppb的原水达到1ppb以下的处理能力的实测数据的图。该图表示以装置B的初期值为100％。我们可以判定在装置B和装置A中，首先在初期存在大的性能差，随着使用时间的增加差异变得更大。顺便地说，当令搭载已有技术的放电灯的紫外线照射装置经过以使用1年为目标的8500时后的处理能力为1时，已经确认搭载放电灯31的紫外线照射装置A约为2.5倍以上。如果用本实施例提出的放电灯31那样的紫外线辐射效率高的放电灯，则与已有装置比较即便减少点亮的灯数，也能够确保必要和充分的处理能力。
如上所述，考虑到用于精制超纯水的紫外线处理装置要经过1年～3年的长期连续运转，利用者的不需要对装置的运转进行维护的要求日益高涨。关于这一点，如果根据本发明的一个实施例，则通过备有预先设定点亮光源的组合，它们的切换时期和变更点亮灯数的样态，按照该设定随着时间的经过对光源的点亮进行控制的点亮·熄灭旋转顺序控制装置，能够自动地进行点亮控制，不需要维护地进行装置运转是很方便的。
图7是表示与图1的实施例有关地设计的上述点亮·熄灭旋转顺序控制装置的一个例子的方框图。计时电路6a和设定器7与包含CPU，存储器等的切换定序器6连接，在开始运转前预先用设定器7设定各光源(图中3-1～3-40)的点亮·熄灭组合样态和它们的切换时期(即旋转)，将它存储在的切换定序器6的存储器中。计时电路6a对从开始使用时算起的经过时间进行计时。切换定序器6按照存储在存储器中的顺序，将设定与现在时刻的点亮·熄灭旋转对应的各光源(3-1～3-40)的点亮·熄灭的控制信号输入到点亮·熄灭切换电路8。点亮·熄灭切换电路8按照输入的控制信号点亮所定的光源，熄灭其它的光源那样地进行切换控制。与从切换定序器6给予的点亮·熄灭设定控制信号相应地随着时间的经过自动地变更并控制这个点亮·熄灭的组合样态。
可以根据来自运转开始后随时对结束处理的液体的处理结果进行监视的TOC监视器和DO监视器的反馈值，自动地或通过手动操作对预先存储在切换定序器6的存储器中的上述旋转的设定内容进行修正。因此，能够进行与处理状况相应的有效的控制。当然，也可以不设置上述那样的顺序控制装置，使与各个光源连接的稳定器的电源适当地ON/OFF(接通/断开)，手动地进行点亮·熄灭切换。
其次，将参照图2～图6说明的紫外线辐射效率高的放电灯31用作图1所示的处理装置中的光源3时的点亮·熄灭旋转的一个例子如图8所示。在图8中，横轴表示从装置开始使用时算起的经过时间，纵轴的数字1～40是个别地特定40个光源3的数字。下面，用3-1～3-40作为个别地区别40个光源3的标号。在该例中各光源3-1～3-40的点亮·熄灭旋转以3个月为单位进行切换，用双向箭头表示各光源3-1～3-40的点亮期间。进一步图中在横轴下部的数字表示在各期间的光源点亮个数。又，在纵轴右侧的数字表示各光源3-1～3-40的延续点亮月数。
例如，在到从装置开始使用时算起的第3个月的第1期间中，只点亮18个光源3-1～3-18，其它的光源熄灭。其次，在到第3～6个月的第2期间中，将点亮的18个光源3的组合切换到光源3-7～3-24。在下一个第6～9个月的第3期间中，使光源的点亮数为20，并且将点亮的光源组合切换到光源3-13～3-32。这样，因为使用紫外线辐射效率高的放电灯31，所以即便光源的点亮数在使用初期为全体的一半以下(40个中的18个)，也能够得到必要和充分的光量，并且通过适当地设定光源的点亮数能够适当地防止光量过多的现象发生。又，通过增加所定期间经过时点亮的光源数，补偿伴随着光源经过1年的恶化的光量不足，能够将全体光量保持在所定水准上。以后，按照经过期间，以22，24.....28个的方式顺次适当地增加光源点亮数并且适当地切换点亮光源的组合那样地设定点亮·熄灭旋转。通过这样适当地设定旋转，能够将1年的光照射量维持在所定水准(范围)上那样地进行控制。
如图8的纵轴右侧所示的那样，对于共计42月的运转期间，各光源3-1～3-40的延续点亮期间(月数)平均标准化为21～24个月。例如，即便将各个光源3的更换寿命设定为24个月，实际上能够在它2倍的42个月的期间中持续运转，实质上将作为光源3使用的放电灯31的一齐更换时期延长到42个月，能够大幅度地削减更换维护的时间和成本。
图9是用实线表示以图8的点亮·熄灭旋转进行运转的本发明装置中的TOC分解处理能力的随时间变化例，为了与它比较，用虚线表示根据已有装置的TOC分解处理能力的随时间变化例的曲线图。在图9中，纵轴表示TOC分解处理能力，以已有装置的TOC分解处理能力的初期值为100％，已有装置1年后的处理能力为50％。如上所述，在已有装置中，考虑到光源随时间恶化，因为为了确保在经过所定时间(例如1年)的时刻的处理能力达到所定的要求水准(图示的50％)那样地进行设计，所以已有装置在点亮时间的初期光量过多。与此相反，如果根据本发明，则已经判定通过在使用初期适当地设定光源的点亮数，并且与光源随时间恶化引起照度下降的特性相应，伴随着使用时间的经过一面适当地增加点亮数一面切换点亮·熄灭旋转，在使用开始后能够大致维持在稍微高于上述处理能力的要求水准(50％)的处理能力(即所定的水准)，并可以使用3年以上。
进一步，我们说明本发明装置的实验结果。本发明者们一面与已有装置比较一面在1年时间内，进行本发明装置的水中的TOC分解实用评价试验。已有装置经过1年时间全部灯都点亮地使用160W光源的40个灯，本发明装置通过图8所示的点亮·熄灭旋转使用相同瓦数的光源。结果，与在已有装置的处理水中看到最初DO值上升相反，用本发明装置的处理水经过1年都没有DO值上升，并且得到作为目标的TOC分解性能。又在这个期间的本发明装置中点亮光源的灯数平均为19盏灯，得到节省2万8000kWH多的节电效果。此外，将3年的工作作为1次取样进行试算时，与已有装置40盏灯×160瓦×8500小时×3年比较，因为平均只点亮21.5盏灯，所以估计节省7万5000kWH多的电功率。
此外，在上述实施例中我们举出将如图2～图6说明的高效率放电灯31作为光源3搭载的例子，但是本发明不一定限于这种高性能的光源，也可以使用已有的众所周知的通常效率的光源。即，即便在使用随着使用时间增加光量下降的光源的，无论什么类型的光化学处理装置中，采用本发明，都能够发挥有效的作用和效果。
如上所述，如果根据本发明，则能够达到将光照射量控制在所定的水准上，控制不希望的光反应，并且节省能量，节省维护的效果。
权利要求
1.光化学反应处理装置，它的特征是在具备多个光源，通过来自该光源的光的照射进行被照射体的光化学反应处理的光化学反应处理装置中，通过与使用点亮光源的经过时间对应地进行控制，将对上述被照射体的光照射量控制在所定的水准上。
2.权利要求项1记载的光化学反应处理装置，它的特征是通过点亮或调光点亮上述多个光源中的一部分光源，顺次地切换点亮或调光点亮的光源组合，将光照射量控制在所定的水准上。
3.权利要求项1记载的光化学反应处理装置，它的特征是根据光源随着时间照度下降的特性，伴随着使用时间的经过，变更点亮或调光点亮的光源数和熄灭的光源数的比率。
4.权利要求项2或3记载的光化学反应处理装置，它的特征是在装置开始运转前预先设定上述点亮或调光点亮的光源组合，切换时期和伴随着上述使用时间的经过，变更点亮或调光点亮的光源数和熄灭的光源数的上述比率的样态，按照这个设定与经过时间对应地对点亮或调光点亮的光源进行控制。
5.权利要求项4记载的光化学反应处理装置，它的特征是在开始运转后可以修正上述设定内容。
6.权利要求项1到3中任何一项记载的光化学反应处理装置，其中上述光源是辐射紫外线的光源。
7.光化学反应处理方法，它的特征是用权利要求项1到3中任何一项记载的装置，照射来自光源的光，对被照射体进行光化学反应处理。
8.光化学反应处理方法，它的特征是通过变更点亮或调光点亮的光源数和熄灭的光源数的比率，和旋转点亮或调光点亮的光源，延长一齐更换光源的期间。
全文摘要
本发明涉及光化学反应处理装置和光化学反应处理方法。本发明提供通过将光照射量控制在所定的水准上，能够控制由于光量过多引起的不希望的光反应，并且节省能量，节省维护的光反应处理装置及其方法。根据本发明，则在具备多个光源，通过来自该光源的光的照射进行被照射体的光化学反应处理的光化学反应处理装置中，通过点亮或调光点亮许多光源中的一部分光源，顺次地切换点亮或调光点亮的光源组合，并且根据光源随着时间经过照度下降的特性，伴随着使用时间的经过，变更点亮或调光点亮的光源数和熄灭的光源数的比率，能够将对被照射体的光照射量控制在所定的水准上，能够抑制由于光量过多引起的不希望的光反应。
文档编号B01J19/12GK1502403SQ0215275
公开日2004年6月9日 申请日期2002年11月27日 优先权日2002年11月27日
发明者角谷祐公, 中野浩二, 二, 角谷 公 申请人:株式会社日本光电科技