JP2001239255A - 水処理用無電極放電ランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ランプを水中下に設置する場合に、無電極放
電ランプの特性インピーダンスが変動しても、簡便に自
動制御できると共に、ノイズの発生や漏電等の危険性が
無く、効率の良い光化学処理を達成する水処理用無電極
放電ランプ装置の提供。 【解決手段】 励起コイルを装着した無電極放電ランプ
を備えた無電極放電ランプ部１２と、高周波電源部１０
と、高周波電源部から供給される高周波電圧の整合を行
い励起コイルに給電を行う整合回路部からなる整合ユニ
ット１４とからなり、整合回路部を高周波電源部内と無
電極放電ランプ部内とに設けてそれぞれ給電線を介して
前記整合ユニットと相互に接続し、無電極放電ランプ部
を水中に配置してなる無電極放電ランプ装置において、
無電極放電ランプの点灯時に、高周波電源部と無電極放
電ランプ部との間の特性インピーダンスは、５０Ω±１
０Ωに設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル照明や架
橋照明、汚水殺菌処理用の光化学処理装置等に好適に使
用される無電極放電ランプ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】無電極放電ランプは、ガラスバルブ内に
放電性の希ガスと水銀等の金属蒸気を封入した球状ない
し楕円形に形成されると共に、この放電ランプの近傍に
励起コイルを巻装された構造からなり、前記励起コイル
に高周波電源を使用して例えば１３．５６ＭＨｚ等で交
番する磁界を発生させ、この磁界による電界を利用して
前記放電ランプを点灯するように構成したものである。

【０００３】従来より、前記構成からなる無電極放電ラ
ンプ装置は、高周波電源と励起コイルとを整合回路を介
し、これらを同軸ケーブル等の給電線により分離結合し
て放電ランプの点灯回路を構成したものが知られてい
る。

【０００４】しかるに、このように構成される無電極放
電ランプ装置を、特に汚水殺菌処理用の光化学処理装置
として使用する場合は、放電ランプおよび励起コイルを
処理媒体中に挿入するため、整合回路が漏電した際に多
量のエネルギーを放出する可能性があることから、整合
回路と励起コイルとを別置して、例えば整合回路を水上
に配置する等の工夫がなされている。

【０００５】また、従来の無電極放電ランプ装置を応用
した光化学処理装置においては、整合回路と励起コイル
とを１本の給電線（例えば８Ｄ２Ｖケーブル）で接続し
ているため、高出力を発生する場合には前記ケーブルが
過熱して溶融する危険があり、従って高出力を得て放電
ランプの汚水殺菌処能力を増大させることに限界があっ
た。

【０００６】すなわち、従来の無電極放電ランプ装置に
おいては、整合回路と励起コイルとを１本の給電線で接
続しており、ケーブルの溶融を防止するために高出力を
得るのが困難であった。また、光化学処理装置として、
金属筐体に汚水等の処理媒体を注入し、放電ランプと励
起コイルを前記処理媒体中に配置した場合、この処理媒
体は誘電体であり、励起コイルへの高周波電力伝達動作
に関して処理媒体が大きな影響を与えるため、処理媒体
の溶質や溶媒の濃度や処理量が変化すると、高周波動作
の調整点がずれ、高周波感電やノイズの発生を起生する
等の問題点があった。

【０００７】このような観点から、本出願人は、前述し
た従来の無電極放電ランプ装置の問題点を解決するた
め、互いに並列に設けた複数の配線対からなる同軸ケー
ブルと、無電極放電ランプに巻着した励起コイルと、高
周波電源から供給される高周波電圧の整合を行い前記複
数の配線対を介して前記励起コイルに給電する整合回路
とから構成したことを特徴とする無電極放電ランプ装置
を開発し、特開平１１−１１１４８０号公報として提案
した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】先に提案した無電極放
電ランプ装置においては、無電極放電ランプに対する通
電に際しての電力損失を低減することができると共に、
高出力の放電を行うことができ、短時間で十分な光化学
処理を行うことができる等の利点が得られる。

【０００９】しかるに、従来における無電極放電ランプ
は、これを気中放電させた場合と、水中放電させた場合
とでは、無電極放電ランプの特性が大きく異なる場合が
あり、特に水中で放電させる場合での特性の調整につい
ては困難であり、その調整手段等について提案された例
はない。また、水中放電させる場合、無電極放電ランプ
をシールドして使用するため、電力の供給方法について
も種々の問題がある。

【００１０】そこで、本発明者等は、鋭意研究並びに検
討を重ねた結果、無電極放電ランプ内の整合回路部の調
整方法を簡便化するために、水中放電させた時のデータ
を基にして、気中放電で合わせ込み、実際に水中放電さ
せた時の微妙なインピーダンス不整合を、外部に設けた
整合回路部（整合ユニット）で調整するように設定す
る。また、無電極放電ランプへの電力供給手段として
は、同軸ケーブルを使用して、無電極放電ランプのシー
ルドを取り易くすると共に、ノイズの低減を可能とす
る。そして、前記電力供給手段における伝送路の特性イ
ンピーダンスを５０Ω±１０Ωに設定することにより、
前記整合回路部の調整を簡単に行うことができることを
突き止めた。

【００１１】従来の水中放電させる無電極放電ランプに
おいて、高周波電源部の出力を高出力にて無電極放電ラ
ンプに投入する場合には、整合回路部のＬＣ素子に半導
体を用いた自動整合手段は実現不可能であり、適用周波
数を１３．５６ＭＨｚとした場合、利用周波数範囲が狭
いことから、周波数可変方式を採用しても、無電極放電
ランプの特性インピーダンスが変動すると、放電ランプ
特性を適正に制御することが困難となる難点がある。

【００１２】そこで、このような場合、無電極放電ラン
プの最冷部の温度を制御することにより、無電極放電ラ
ンプの特性インピーダンスが変動しても、放電ランプ特
性の自動制御を可能とすることができることを突き止め
た。

【００１３】さらに、無電極ＵＶ（紫外線）放電ランプ
の場合、放電ランプ特性は無電極放電ランプの最冷部の
温度によって決定される。そして、この最冷部の温度
は、フランジ（ヒートシンク）の温度で変化する。すな
わち、放電ランプの最冷部とフランジとの距離や、フラ
ンジと水の接触面積等、最冷部とフランジとの熱的結合
による影響によって、前記最冷部の温度が変化する。

【００１４】そこで、この種の無電極ＵＶ放電ランプに
おいては、熱的結合をしている無電極放電ランプの最冷
部とフランジとの距離や、フランジと水の接触面積等を
規定する手段として、熱で変化する金属等を使用し、温
度による金属の伸縮を利用して、距離や面積を変化させ
ることにより、放電ランプ特性の自動制御を可能とする
ことができることを突き止めた。

【００１５】また、従来の無電極放電ランプ装置におい
て、高周波電源と励起コイルとのインピーダンス整合を
取るインピーダンス整合回路を設けたものでは、例えば
２つのコンデンサを励起コイルに直列および並列に接続
し、この直列に接続したコンデンサと並列にインピーダ
ンス調整用の可変コンデンサを接続して、高周波電源の
電力効率を向上させるように構成することが提案されて
いる（特開平７−４５３８１号公報）。

【００１６】しかしながら、前記提案に係る無電極放電
ランプ装置においては、放電ランプの点灯中における整
合回路の入出力間のインピーダンス変換比が、１より大
きくなるような整合回路を構成しており、回路素子の部
品点数が増大するばかりでなく、製造コストも増大する
難点がある。

【００１７】そこで、本発明者等は、鋭意研究並びに検
討を重ねた結果、前記整合回路について、放電ランプの
点灯中における励起コイルの１次側換算インピーダンス
の実部に整合するように設定することにより、前記励起
コイルの１次側換算インピーダンスの虚部を、整合をと
るための定数、すなわち整合回路の定数として使用する
ことができ、従って放電ランプの点灯中における励起コ
イルの１次側換算アドミッタンスの実部に整合する方式
とは異なる構成の整合回路を得ることができることを突
き止めた。また、この場合、前記整合回路は、放電ラン
プの点灯中における入出力間のインピーダンス変換比
を、１未満となるように設定することにより、整合回路
の少なくとも１つのツリーの部品を省略もしくは配線イ
ンピーダンスや付近の分布容量によって置換し得るよう
構成することができ、整合回路の構成を簡略化して、そ
の製造コストを低減することができることを突き止め
た。

【００１８】さらに、従来の無電極放電ランプ装置にお
いて、高周波電源と放電ランプの励起コイルとを整合回
路により接続するに際して、それぞれ給電線として同軸
ケーブルを使用することにより、放電ランプの発熱によ
って前記励起コイルに接続される整合回路等に悪影響を
及ぼすことを防止するように構成されている（実開平５
−５３０１８号公報）。

【００１９】しかるに、この種の無電極放電ランプ装置
を、水処理用として水中に設置する場合、放電ランプへ
の給電線電圧を１５０Ｖ以下に設定すべきことが規定さ
れている。そして、市販の同軸ケーブルの特性インピー
ダンスは、５０Ωとされている。このため、例えば汚水
の殺菌処理に際して、水の汚れ等による光透過率の低下
を考慮すると、放電ランプの必要な光出力としてより大
きな電力が求められるが、前記規定により給電線に同軸
ケーブルを使用する場合には、前記特性インピーダンス
に基づく出力（４５０Ｗ以下）の制約から、前記放電ラ
ンプの定格電力を大きくし、光出力も大きくすることが
できない難点がある。

【００２０】そこで、本発明者等は、鋭意研究並びに検
討を重ねた結果、高周波電源と放電ランプの励起コイル
とを整合回路を介して所要の特性インピーダンスを有す
る給電線により接続するに際して、複数対の給電線を並
列に設定したり、あるいは同軸ケーブルを複数並列に設
定することにより、放電ランプの定格電力を大きく設定
しても、給電線ないし同軸ケーブルの出力端電圧を規定
の１５０Ｖ以下に、容易に保持することができることを
突き止めた。

【００２１】なお、前記の高周波電源により得られる高
周波電力を放電ランプの励起コイルへ伝送するための給
電線ないし同軸ケーブルを複数対並列に設ける場合、整
合ユニットとしての整合回路と励起コイルとを接続する
伝送線路について適用し、その出力端電圧を規定の１５
０Ｖ以下に設定するように構成すれば有効であることが
判明した。

【００２２】さらに、本発明者等は、比較的大きな定格
電力の無電極放電ランプの点灯を行う手段として、複数
の励起コイルを並列配置することが好適であり、この場
合における前記並列配置された複数の励起コイルに必要
な電力を供給するに際して、単一の整合回路により同軸
ケーブルを介して前記無電極放電ランプと十分離間した
位置に配置した高周波電源と接続するように構成すれば
有効であることを突き止めた。

【００２３】前記の無電極放電ランプ装置における高周
波電源としては、複数の直流−高周波電力変換回路によ
り構成することが可能であり、またこの場合における複
数の直流−高周波電力変換回路からなる高周波電源を、
複数の励起コイルを並列配置してなる無電極放電ランプ
に対し、単一の整合回路により同軸ケーブルを介して、
必要な電力を供給するように接続することができること
が判明した。

【００２４】一方、前記無電極放電ランプの最冷部を所
定の温度に保持するに際し、前記放電ランプの発熱量が
大きい場合に、高周波電源との同軸ケーブルの接続によ
る熱分離は容易であるが、放電ランプを含む外管内の温
度を低下させることは困難であり、このため放電ランプ
を含む外管内に配置される整合回路の信頼性を損なう難
点がある。

【００２５】そこで、本発明者等は、鋭意研究並びに検
討を重ねた結果、無電極放電ランプ内に隔壁を設けて、
放電ランプ収納室と整合回路収納室とを熱的分離するこ
とにより、前記整合回路の信頼性を維持できることを突
き止めた。また、この場合、前記放電ランプ収納室の外
表面を水冷、特に十分な流速からなる流水と接触させる
ことにより、放電ランプ収納室からの伝熱拡散放熱を効
率良く達成できることが判明した。

【００２６】さらに、前記無電極放電ランプ内に隔壁を
設けて、放電ランプ収納室と整合回路収納室とを熱的分
離してなる無電極放電ランプ装置において、高周波電源
と電力の伝送を行うために同軸ケーブルを使用すると共
に、この同軸ケーブルの接続に際しては、前記放電ラン
プ内に隔壁に直接接触しないように配置することが必要
である。そして、この場合に使用する同軸ケーブルとし
ては、複数のそれぞれ融点の異なる材質からなる同軸ケ
ーブルを使用し、しかも最も融点の高い材質からなる同
軸ケーブルの端部を、前記整合回路側に接続配置すれば
熱分離に有効であることが判明した。なお、前記複数の
融点の異なる材質からなる同軸ケーブルは、それぞれ特
性インピーダンスが、一致もしくはほぼ一致させること
により、同軸ケーブルの接続個所における反射を防止す
ると共に、効率の良い電力の伝送を達成することができ
る。また、前記複数の融点の異なる材質からなる同軸ケ
ーブルにより接続することにより、前記同軸ケーブルの
接続個所にコネクタボックスや予備整合器等を接続配置
して、放電ランプと高周波電源との熱分離をより有効に
達成できることが判明した。

【００２７】従って、本発明の一般的な目的は、最適に
調整された無電極放電ランプを水中下に設置する場合に
おいて、汚水等の処理媒体の溶質や溶媒の濃度や処理量
の変化等により無電極放電ランプの特性インピーダンス
が変動しても、簡便に自動制御することができると共
に、ノイズの発生や漏電等の危険性が無く、効率の良い
光化学処理を達成することができる水処理用無電極放電
ランプ装置を提供することにある。

【００２８】また、本発明の別の目的は、無電極放電ラ
ンプの整合回路について、放電ランプの点灯中における
励起コイルの１次側換算インピーダンスの実部に整合す
るように設定することにより、前記励起コイルの１次側
換算インピーダンスの虚部を、整合回路の定数として使
用することができ、また放電ランプの点灯中における入
出力間のインピーダンス変換比を、１未満となるように
設定することにより、整合回路の少なくとも１つのツリ
ーの部品を省略もしくは配線インピーダンスや付近の分
布容量によって置換し得るよう構成することができ、整
合回路の構成を簡略化して、その製造コストを低減する
ことができる水処理用無電極放電ランプ装置を提供する
ことにある。

【００２９】さらに、本発明の他の目的は、高周波電源
と放電ランプの励起コイルとを整合回路を介して所要の
特性インピーダンスを有する給電線により接続するに際
して、複数対の給電線を並列に設定したり、あるいは同
軸ケーブルを複数並列に設定することにより、放電ラン
プの定格電力を大きく設定しても、給電線ないし同軸ケ
ーブルの出力端電圧を規定値（１５０Ｖ以下）に、容易
に保持することができる水処理用無電極放電ランプ装置
を提供することにある。

【００３０】さらにまた、本発明の別の目的は、比較的
大きな定格電力の無電極放電ランプの点灯を行う手段と
して、複数の励起コイルを並列配置し、この並列配置さ
れた複数の励起コイルに必要な電力を供給するに際し
て、単一の整合回路により一対のケーブルすなわち同軸
ケーブルを介して前記無電極放電ランプと十分離間した
位置に配置した高周波電源と接続することができる、簡
単な構成からなる水処理用無電極放電ランプ装置を提供
することにある。

【００３１】そして、本発明のさらに別の目的は、無電
極放電ランプ内に隔壁を設けて、ランプ収納室と整合回
路収納室とを熱的分離することにより、前記整合回路の
信頼性を維持できると共に、前記放電ランプ収納室の外
表面を水冷、特に十分な流速からなる流水と接触させる
ことにより、ランプ収納室からの伝熱拡散放熱を効率良
く達成できる水処理用無電極放電ランプ装置を提供する
ことにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る水処理用無電極放電ランプ装置は、励
起コイルを装着した無電極放電ランプを備えた無電極放
電ランプ部と、前記励起コイルに高周波電力を供給する
高周波電源を備えた高周波電源部と、前記高周波電源部
から供給される高周波電圧の整合を行い前記励起コイル
に給電を行う整合回路部からなる整合ユニットとからな
り、前記整合回路部を高周波電源部内と無電極放電ラン
プ部内とに設けてそれぞれ給電線を介して前記整合ユニ
ットと相互に接続し、前記無電極放電ランプ部を水中に
配置してなる水処理用無電極放電ランプ装置において、
無電極放電ランプの点灯時において、高周波電源部と無
電極放電ランプ部との間の特性インピーダンスは、５０
Ω±１０Ωに設定されていることを特徴とする。

【００３３】この場合、前記無電極放電ランプの最冷部
を温度制御することにより特性インピーダンスを最適点
に設定することができる。

【００３４】前記無電極放電ランプの最冷部を温度制御
する手段として、電熱ヒータを温度上昇させる温度制御
機器として使用すると共に、ペルチェ素子を温度低下さ
せる温度制御機器として使用することができる。

【００３５】また、前記無電極放電ランプの最冷部を温
度制御する手段として、無電極放電ランプの最冷部とフ
ランジ（ヒートシンク）との距離を可変調整するように
構成することができる。

【００３６】すなわち、前記無電極放電ランプの最冷部
とフランジ（ヒートシンク）との距離を可変調整する手
段として、無電極放電ランプ部内に機械的制御部を設け
ることができる。

【００３７】また、前記無電極放電ランプの最冷部の温
度制御を行うための機械的制御部として、バイメタルや
形状記憶合金等の熱で変化する金属を使用し、無電極放
電ランプの最冷部の移動、前記最冷部とフランジ（ヒー
トシンク）との距離、またはフランジと水との接触面積
を変化させるように構成することができる。

【００３８】そして、前記無電極放電ランプの最冷部を
温度制御する手段として、高周波電源部で発生する高周
波信号の進行波と反射波を検出したり、あるいは高周波
信号を発生するスイッチング素子の電流と電圧を検出す
ると共に、これらの検出値をモニタし、高周波電源部の
ＣＰＵを使用して、温度制御機器等が常に最適な動作点
を得る制御信号を発生するように演算設定することがで
きる。

【００３９】この場合、前記無電極放電ランプの最冷部
を温度制御する手段として、高周波電源部での直流バイ
アスを高周波信号に重畳させ、無電極放電ランプ部内の
整合回路部で前記直流成分を取り出して、これにより温
度制御機器等が常に最適な動作点を得るように付勢制御
することができる。

【００４０】代案として、本発明に係る水処理用無電極
放電ランプ装置は、前記整合回路部を、無電極放電ラン
プの点灯中における励起コイルの１次側換算インピーダ
ンスの実部に整合するように設定することを特徴とす
る。

【００４１】この場合、前記整合回路部は、無電極放電
ランプの点灯中における入出力間のインピーダンス変換
比が１未満となるように設定して、少なくとも１つのツ
リ−の部品を省略もしくは配線インピーダンスや付近の
分布容量によって置換し得るよう構成することができ
る。

【００４２】また、本発明に係る水処理用無電極放電ラ
ンプ装置は、前記高周波電源部と放電ランプの励起コイ
ルとを整合回路部を介して所要の特性インピーダンスを
有する給電線により接続するに際し、複数対の給電線を
並列して接続または同軸ケーブルを複数並列にして接続
し、放電ランプの定格電力を大きく設定すると共に前記
給電線ないし同軸ケーブルの出力端の対地電圧を規定値
（１５０Ｖ）以下に保持するように構成したことを特徴
とする。

【００４３】この場合、前記高周波電源部により得られ
る高周波電力を放電ランプの励起コイルへ伝送するた
め、複数対並列に設ける給電線または同軸ケーブルは、
整合ユニットとしての整合回路部と励起コイルとを接続
する伝送線路に適用し、その出力端の対地電圧を規定値
（１５０Ｖ）以下に設定するように構成することができ
る。

【００４４】一方、本発明に係る水処理用無電極放電ラ
ンプ装置は、無電極放電ランプに複数の並列配置してな
る励起コイルを巻着し、前記並列配置された複数の励起
コイルに必要な電力を供給するに際して、単一の整合回
路により一対の給電線または同軸ケーブルを介して、前
記無電極放電ランプと十分離間した位置に配置した高周
波電源部と接続するように構成したことを特徴とする。

【００４５】この場合、前記水処理用無電極放電ランプ
装置における高周波電源部としては、複数の直流−高周
波電力変換回路により構成し、この高周波電源部を、複
数の励起コイルを並列配置してなる無電極放電ランプに
対し、単一の整合回路により一対の給電線または同軸ケ
ーブルを介して接続することができる。

【００４６】そして、本発明に係る水処理用無電極放電
ランプ装置は、無電極放電ランプ部内に隔壁を設けて、
無電極放電ランプ収納室と整合回路部収納室とを熱的分
離するように構成したことを特徴とする。

【００４７】この場合、前記無電極放電ランプ収納室の
外表面を、水冷することが有効である。

【００４８】また、前記無電極放電ランプ部と高周波電
源部とを同軸ケーブルで接続すると共に、前記同軸ケー
ブルが隔壁に直接接触しないよう接続配置することがで
きる。

【００４９】さらに、前記無電極放電ランプ部と高周波
電源部とは、複数のそれぞれ融点の異なる材質からなる
同軸ケーブルにより接続され、相対的に融点の高い材質
からなる同軸ケーブルの端部を前記無電極放電ランプ部
の整合回路側に接続配置するすることができる。

【００５０】さらにまた、前記複数の融点の異なる材質
からなる同軸ケーブルは、それぞれ特性インピーダンス
を、一致もしくはほぼ一致させると共に、前記複数の融
点の異なる材質からなる同軸ケーブルにより接続するに
際し、前記同軸ケーブルの接続個所にコネクタボックス
ないし予備整合器等を接続配置することができる。

【００５１】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る水処理用無電
極放電ランプ装置の実施例につき、添付図面を参照しな
がら、以下詳細に説明する。

【００５２】

【実施例１】図１は、本発明に係る水処理用無電極放電
ランプ装置の一実施例を示す概略構成図である。図１に
おいて、参照符号１０は高周波電源部、１２は無電極放
電ランプ部、１４は整合回路部からなる整合ユニットを
それぞれ示す。高周波電源部１０は、高周波電源１０ａ
と前記整合ユニット１４の整合回路部と整合を行うため
の整合回路部１０ｂとから構成されている。また、無電
極放電ランプ部１２は、適宜励起コイルを装着した無電
極放電ランプ１２ａと、この放電ランプ１２ａを放電
（点灯）するために前記励起コイルに所要の電力を供給
すべく、前記整合ユニット１４の整合回路部と整合を行
うための整合回路部１２ｂとから構成されている。そし
て、前記高周波電源部１０の整合回路部１０ｂと無電極
放電ランプ部１２の整合回路部１２ｂとは、前記整合ユ
ニット１４の整合回路部に対し、それぞれ給電線として
同軸ケーブル１６、１８を介して相互に接続されてい
る。

【００５３】しかるに、前記無電極放電ランプ１２ａ
を、水中で放電させる場合、気中で放電させた場合と比
較して、無電極放電ランプ１２ａの特性が大きく異なる
ことがある。この場合、水中での無電極放電ランプ１２
ａの調整は困難である。しかも、無電極放電ランプ１２
ａはシールドして使用するため、電力の供給方法につい
ても種々の制約がある。

【００５４】そこで、本実施例においては、前記無電極
放電ランプ部１２内における整合回路部１２ｂの調整を
簡便にするため、無電極放電ランプ１２ａを水中放電さ
せてた時の特性データを基にして、気中放電に際して整
合調整を行い、実際に水中放電させた際の微妙なインピ
ーダンスの不整合を、外部（気中）に設けた整合ユニッ
ト１４の整合回路部で調整を行うように構成する。この
場合、無電極放電ランプ部１２への電力供給手段である
給電線として、同軸ケーブル１６、１８を使用すること
により、無電極放電ランプ１２ａのシールドが取り易く
なると共に、ノイズの発生も低減することができる。そ
して、前記同軸ケーブル１６、１８からなる給電線路の
特性インピーダンスを、５０Ω±１０Ωに設定すること
により、前記整合調整をより簡単に行うことができる。

【００５５】また、前記無電極放電ランプ１２ａを水中
放電させるに際して、高周波電源部１０の出力を高出力
にて無電極放電ランプ部１２に投入する場合には、例え
ば整合回路部１２ｂのＬＣ素子に半導体を用いる自動整
合手段は実現不可能であり、適用周波数を１３．５６Ｍ
Ｈｚとすると、その利用周波数範囲が狭いことから、周
波数可変方式を採用しても、無電極放電ランプ１２ａの
特性インピーダンスが変動すると、ランプ特性を適正に
制御することが困難となる。

【００５６】そこで、本実施例においては、図２および
図３に示すように、無電極放電ランプ１２ａの最冷部１
３の温度を制御することにより、無電極放電ランプ１２
ａの特性インピーダンスが変動しても、放電ランプ特性
の自動制御を可能とすることができる。

【００５７】例えば、無電極ＵＶ（紫外線）放電ランプ
を使用する場合、この放電ランプ特性は無電極放電ラン
プ１２ａの最冷部１３の温度によって決定される。そし
て、この最冷部１３の温度は、フランジ（ヒートシン
ク）１５の温度で変化する。すなわち、無電極放電ラン
プ１２ａの最冷部１３とフランジ１５との距離や、フラ
ンジ１５と水１７の接触面積等、最冷部１３とフランジ
１５との熱的結合による影響によって、前記最冷部１３
の温度が変化する。

【００５８】そこで、例えば図２に示すように、無電極
放電ランプ１２ａの最冷部１３の温度を直接制御する温
度制御機器１９として、温度上昇させる場合には電熱ヒ
ータを使用すると共に、温度低下させる場合にはペルチ
ェ素子を使用することができる。なお、図２において、
参照符号２１は励起コイルを示す。

【００５９】また、代案として、前記無電極ＵＶ放電ラ
ンプを使用する場合においては、図３に示すように、熱
的結合をしている無電極放電ランプ１２ａの最冷部１３
とフランジ１５との距離や、フランジ１５と水１７の接
触面積等を規定する手段として、例えばバイメタルや形
状記憶合金のように熱で変化する金属２０等を使用し、
温度による前記金属２０の伸縮を利用して、距離や面積
を変化させることにより、放電ランプ特性の自動制御を
可能とすることができる。

【００６０】そして、例えば前記温度制御機器１９を温
度変化させる手段として、高周波電源部１０で発生する
高周波信号の進行波と反射波を検出したり、あるいは高
周波信号を発生するスイッチング素子の電流と電圧を検
出すると共に、これらの検出値をモニタし、高周波電源
部１０のＣＰＵを使用して、前記温度制御機器１９が常
に最適な動作点を得る制御信号を発生するように演算設
定するよう構成することができる。

【００６１】また、前記温度制御機器１９を温度変化さ
せる手段として、高周波電源部１０での直流バイアスを
高周波信号に重畳させ、無電極放電ランプ部１２内の整
合回路部１２で前記直流成分を取り出して、これにより
前記温度制御機器１９が常に最適な動作点を得るように
付勢制御するように構成することができる。

【００６２】従って、本実施例においては、無電極放電
ランプ１３ａの最冷部１３を温度制御することにより、
無電極放電ランプ１３ａの特性インピーダンスが変動
（初期変動、経時変化、温度変化、環境変化等）して
も、この特性インピーダンスを常に最適点に調整して、
無電極放電ランプ装置の自動制御を簡便に達成すること
ができる。

【００６３】

【実施例２】図４ないし図６は、本発明に係る水処理用
無電極放電ランプ装置の別の実施例を示すものである。

【００６４】本実施例においては、無電極放電ランプ部
１２の整合回路部１２ｂにおいて、無電極放電ランプ１
２ａの点灯中における励起コイル２１の１次側換算イン
ピーダンスの実部に整合するように設定することによ
り、前記励起コイル２１の１次側換算インピーダンスの
虚部を、整合をとるための定数、すなわち整合回路の定
数として使用することができ、従って無電極放電ランプ
１２ａの点灯中における励起コイル２１の１次側換算ア
ドミッタンスの実部に整合する方式とは異なる構成の整
合回路部１２ｂを得るものである。

【００６５】従って、本実施例によれば、前記整合回路
部１２ｂは、無電極放電ランプ１２ａの点灯中における
入出力間のインピーダンス変換比を、１未満となるよう
に設定することにより、整合回路部１２ｂの少なくとも
１つのツリーの部品を省略もしくは配線インピーダンス
や付近の分布容量によって置換し得るよう構成すること
ができ、整合回路部１２ｂの構成を簡略化して、その製
造コストを低減することができる。

【００６６】前記事項を検証するため、励起コイルの等
価回路に基づいて説明する。図４の（ａ）は、無負荷時
の励起コイルの等価回路を示すものである。まず参考ま
でに、無電極放電ランプの点灯時の励起コイルのＱは、
周波数に依存せず、励起コイルの巻数に依存する傾向が
あることは公知である。すなわち、以下の推定が妥当で
あれば、１３．５６ＭＨｚの高周波電源で動作しても、
あるいは２．６ＭＨｚの高周波電源で動作しても、同仕
様の励起コイルを使用する限り、無電極放電ランプの点
灯時の１次側におけるＱは等しい。

【００６７】Ｑcca ₋ tl＝５．８５ Ｑcca:＝Ｑcca ₋ tl

【００６８】そこで、無負荷時の励起コイルの等価回路
において、リアクタンスはその形状と周囲近傍の媒質状
態によって、定数が決まるので、無負荷時のインダクタ
ンスは、１３．５６ＭＨｚの高周波電源で測定した値に
等しくなる。

【００６９】Ｌｃ₋ tl＝５．７＊１０^−７ Ｌｃ :＝Ｌｃ₋ tl ＸＬｃ :＝ω・Ｌｃ ＸＬｃ＝９．３１２

【００７０】しかるに、無負荷時の励起コイルのＱ（＝
Ｑｃ）も、２．６ＭＨｚと１３．５６ＭＨｚの高周波電
源とでは大差ないため、ここでは１３．５６ＭＨｚの高
周波電源での測定値に等しいと考えると、次式に示す通
りである。

【００７１】 Ｑｃ :＝（Ｒｃ₋ tl）／（ＸＬｃ₋ tl） Ｑｃ＝８２．３６６

【００７２】従って、無負荷時の励起コイルの等価並列
抵抗Ｒｃは、次式に示す通りである。

【００７３】Ｒｃ₋ tl＝４＊１０^３ Ｒｃ :＝Ｑｃ＊ＸＬｃ Ｒｃ＝７６６．９６２

【００７４】次に、放電定数は、部分放電を形成して測
定した結果に基づき、２．６ＭＨｚの高周波電源での点
灯時と、１３．５６ＭＨｚの高周波電源での点灯時の比
率を、現仕様の無電極放電ランプでの定格点灯時定数に
掛算して得ることができる。

【００７５】α :＝αｔ＊（０．５０７／０．３２５） κ :＝κｔ＊（０．５５１／０．６０４）

【００７６】

【数１】

【００７７】また、前記励起コイルの回路計算上の２次
側等価回路は、次のようになる。

【００７８】Ｒａ :＝α ＸＬａ :＝１ Ｌａ :＝（ＸＬａ／ω） Ｌａ＝６．１２１＊１０^−８

【００７９】従って、前記励起コイルの１次側の分布容
量は、２．６ＭＨｚの高周波電源であれ、１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電源であっても、コイル構造が一定である
ことから、一定であるとみなすことができる。

【００８０】Ｃpp₋ tl＝２＊１０^−１１ Ｃpp :＝Ｃpp ₋tl ＸＣpp :＝１／（ω・Ｃpp） ＸＣpp＝３．０６１＊１０^３

【００８１】次に、無電極放電ランプの気中点灯時の推
定負荷状態について説明する。図４の（ｂ）および
（ｃ）は、それぞれ図４の（ａ）に示す励起コイルの等
価回路の１次側換算直列等価回路と１次側換算並列等価
回路とを示すものである。これら等価回路の回路定数は
次の通りである。

【００８２】ｆ＝２．６＊１０^６ ω＝１．６３４＊１０^７ Ｒｃ＝７６６．９６２ Ｌｃ＝５．７＊１０^−７ Ｌａ＝６．１２１＊１０^−８ Ｒａ＝０．４３７ κ＝０．５７５ Ｚcca ＝１．１８５＋６．７０８ｊ Ｒcca ＝３９．１４９ Ｘcca ＝６．９１７ Ｌcca:＝（Ｘcca ／ω） Ｒcas:＝Ｒｅ（Ｚcca ） Ｘcas:＝Ｉｍ（Ｚcca ） Ｌcas:＝（Ｘcas ／ω）

【００８３】次に、前述した図４の（ｂ）および（ｃ）
に示す励起コイルの等価回路の１次側換算直列等価回路
と１次側換算並列等価回路に、それぞれ対応する整合回
路（無電極放電ランプに搭載される整合回路）１２ｂの
設計について、図５の（ａ）および（ｂ）を参照しなが
ら説明する。

【００８４】前記整合回路１２ｂは、高周波電源から同
軸ケーブル１８を介して電力供給を受けるため、定常点
灯時の整合回路入力インピーダンスを、同軸ケーブル１
８の特性インピーダンスに等しく設定する必要がある。
すなわち、同軸ケーブル１８の特性インピーダンスＲcb
l は、Ｒcbl:＝５０である。

【００８５】従って、前記整合回路１２ｂの等価終端抵
抗は、負荷を図５の（ａ）に示すように１次側換算直列
等価回路とした場合、Ｒcas ＝１．１８５となり、また
負荷を図５の（ｂ）に示すように１次側換算並列等価回
路とした場合、Ｒcca ＝３９．１４９となり、Ｒcbl ＞
Ｒcca となる。この結果、前記整合回路１２ｂの構成
は、(1) 逆Ｌ型、(2) π型、(3) Ｔ型のいずれかから選
択することができる。

【００８６】そこで、例えば図６に示すように、前記整
合回路１２ｂの構成を逆Ｌ型とした場合、回路定数は次
の通りである。すなわち、図６において、整合回路１２
ｂの構成は、ローパス逆Ｌ型であり、この降圧型の逆Ｌ
型整合回路の未知数ＣｐおよびＬｓは、次式で求められ
る。

【００８７】初期値 ＸＬｓ₋ ev :＝１００ ＸＣｐ₋ ev :＝１００

【００８８】方程式

【数２】

【００８９】解

【数３】

【００９０】検算

【数４】

【００９１】

【実施例３】図７および図８は、本発明に係る水処理用
無電極放電ランプ装置のさらに別の実施例を示すもので
ある。

【００９２】一般に、水処理用として水中に設置する無
電極放電ランプ装置においては、無電極放電ランプ１２
ａへの給電線電圧を１５０Ｖ以下に設定すべきことが規
定されている。そして、市販の同軸ケーブルの特性イン
ピーダンスは、５０Ωとされている。このため、例えば
汚水の殺菌処理に際して、水の汚れ等による光透過率の
低下を考慮すると、放電ランプの必要な光出力としてよ
り大きな電力が求められるが、前記規定により給電線に
同軸ケーブルを使用する場合には、前記特性インピーダ
ンスに基づく出力（４５０Ｗ以下）の制約から、前記放
電ランプの定格電力を大きくし、光出力も大きくするこ
とができない。

【００９３】すなわち、最も一般的な市販の同軸ケーブ
ルであって、特性インピーダンスが５０Ωの場合につい
て説明する。例えば、無電極放電ランプについて、所望
光出力と放電ランプ特性から、必要な放電ランプ電力Ｐ
lmp は、同軸ケーブルの出力側の入力インピーダンスは
５０Ωであるから、同軸ケーブルの出力端子の電圧Ｖcb
l は、Ｖcbl ＝√（Ｐlmp ・５０）と一義的に決まって
しまう。従って、この場合における必要な放電ランプ電
力Ｐlmp は、 Ｐlmp ＝Ｖcbl ・Ｖcbl ／５０＝４５０［Ｗ］ となり、４５０［Ｗ］以上の無電極放電ランプを使用す
ることができなくなる。

【００９４】しかしながら、水中照明や殺菌装置等にお
いて必要な光出力は、水の汚れ等による光透過率の低下
を考慮すると、より大きなものが求められる。

【００９５】そこで、本実施例の無電極放電ランプ装置
においては、高周波電源と放電ランプの励起コイルとを
整合回路を介して所要の特性インピーダンスを有する給
電線により接続するに際して、複数対の給電線を並列に
設定したり、あるいは同軸ケーブルを複数並列に設定す
ることにより、放電ランプの定格電力を大きく設定して
も、給電線ないし同軸ケーブルの出力端の対地電圧を規
定の１５０Ｖ以下に、容易に保持することができる。

【００９６】図７は、本実施例の無電極放電ランプ装置
の一構成例を示す回路図である。すなわち、図７におい
て、高周波電源部１０により得られる高周波電力を、無
電極放電ランプ１２ａの励起コイル２１へ第１の伝送線
路１８、整合ユニット１４および第２の伝送線路１８を
介して供給するように構成される。この場合、前記伝送
線路として同軸ケーブルを複数対並列（図示例では２並
列）に設けるに際しては、整合ユニット１４としての整
合回路と励起コイル２１とを接続する第２の伝送線路１
８について適用し、その出力端の対地電圧を規定の１５
０Ｖ以下に設定する。すなわち、前記２並列に設けた同
軸ケーブルの特性インピーダンスを２５Ωに整合させ
て、同軸ケーブルの入出力端に√（５００Ｗ・２５Ω）
＝１１２Ｖの電圧を得るように構成する。

【００９７】このような構成によれば、１つの同軸ケー
ブルだけて給電する場合には、同軸ケーブルの出力端電
圧が、√（５００Ｗ・５０Ω）＝１５８Ｖとなって、規
定電圧を超過することになり、安全上の問題を生じる
が、２並列の同軸ケーブルを使用する場合には、前述し
たように安全上の問題を生じることなく、光出力の大き
な大電力無電極放電ランプを水中に設置することが可能
となる。

【００９８】図８は、前記第２の伝送線路１８につい
て、４並列の同軸ケーブルを適用した場合を示すもので
ある。このように構成することにより、同軸ケーブルの
入出力端に√（１０００Ｗ・１２．５Ω）＝１１２Ｖの
電圧を得るように設定することができる。

【００９９】

【実施例４】図９ないし図１０は、本発明に係る水処理
用無電極放電ランプ装置のさらにまた別の実施例を示す
ものである。

【０１００】本実施例の無電極放電ランプ装置において
は、図９に示すように、比較的大きな定格電力の無電極
放電ランプ１２ａ、すなわち無電極ＨＩＤランプの点灯
を行う手段として、複数の励起コイル２１ａ、２１ｂを
並列配置した構成からなるものである。この場合におけ
る前記並列配置された複数の励起コイル２１ａ、２１ｂ
に対して必要な電力を供給するに際しては、単一の整合
回路１２ｂにより一対のケーブルすなわち同軸ケーブル
１８を介して前記無電極放電ランプ１２ａと十分離間し
た位置に配置した高周波電源部１０と接続すると共に、
前記複数の励起コイル２１ａ、２１ｂに対しては分配器
２２を介してそれぞれ必要な電力を供給するように構成
したものである。

【０１０１】図１０は、比較的大きな定格電力の無電極
放電ランプ１２ａとして、無電極ＵＶ殺菌ランプの点灯
を行う手段を示すものである。この場合においても、並
列配置された複数の励起コイル２１ａ、２１ｂに対して
必要な電力を供給するに際しては、単一の整合回路１２
ｂにより一対のケーブルすなわち同軸ケーブル１８を介
して前記無電極放電ランプ１２ａと十分離間した位置に
配置した高周波電源部１０と接続し、前記複数の励起コ
イル２１ａ、２１ｂに対し一括して必要な電力を供給す
るように構成したものである。

【０１０２】図１１は、前記の無電極放電ランプ装置に
おける高周波電源部１０として、複数の直流−高周波電
力変換回路により構成したものである。この場合、前記
複数の直流−高周波電力変換回路は、合成器２３により
結合して高周波電源部１０を構成し、この高周波電源部
１０より複数の励起コイル２１を並列配置してなる無電
極放電ランプ１２ａに対し、単一の整合回路１２ｂによ
り一対のケーブルすなわち同軸ケーブル１８を介して、
前記合成器２３から得られる必要な電力を供給するよう
に構成したものである。

【０１０３】このように構成される本実施例の無電極放
電ランプ装置によれば、高周波電源とランプ負荷との接
続を、一対のケーブルすなわち同軸ケーブルで一括して
行うことができるので、装置の施工上において非常に有
利となる利点が得られる。

【０１０４】

【実施例５】図１２ないし図１５は、本発明に係る水処
理用無電極放電ランプ装置の他の実施例を示すものであ
る。

【０１０５】前述した実施例おける無電極放電ランプ装
置において、無電極放電ランプ１２ａの最冷部を所定の
温度に保持するに際し、前記放電ランプの発熱量が大き
い場合に、高周波電源１０とのケーブルの接続による熱
分離は容易であるが、無電極放電ランプ部１２内の温度
を低下させることは困難であり、このため放電ランプ部
１２内に配置される整合回路１２ｂの信頼性を損なうこ
とがある。

【０１０６】そこで、本実施例の無電極放電ランプ装置
においては、例えば図１２に示すように、無電極放電ラ
ンプ部１２内に隔壁２４を設けて、放電ランプ収納室２
４ａと整合回路収納室２４ｂとを熱的分離することによ
り、前記整合回路１２ｂの信頼性を維持できることを突
き止めた。また、この場合、前記放電ランプ収納室２４
ａの外表面を水冷、特に十分な流速からなる流水１７と
接触させることにより、放電ランプ収納室２４ａからの
伝熱拡散放熱を効率良く達成するように構成したもので
ある。

【０１０７】なお、前記図１２に示すように、無電極放
電ランプ部１２内に隔壁２４を設けて、前記無電極放電
ランプ部１２の外表面を、それぞれ所要の手段により冷
却した場合において、前記放電ランプ部１２部の最冷部
（位置Ａ）と同軸ケーブル接続部（位置Ｂ）とにおける
温度状態を測定したところ、表１に示す測定結果が得ら
れた。

【０１０８】

【表１】

【０１０９】前記測定結果から明らかなように、本実施
例によれば、無電極放電ランプ部１２を隔壁２３で仕切
り、放電ランプ１２ａの外表面を流水による冷却するこ
とにより、放電ランプ１２ａの最冷部の温度を適正に保
持することができるので、例えば汚水処理に対し殺菌と
冷却とを兼務させることができるので、効率的かつ経済
的な汚水処理を容易に達成することができる。

【０１１０】図１３は、無電極放電ランプ部１２内に隔
壁２４を設けて、放電ランプ収納室２４ａと整合回路収
納室２４ｂとを熱的分離すると共に、電力の伝送を行う
ために高周波電源部１０と同軸ケーブル１８により接続
を行うに際して、前記放電ランプ部１２内において隔壁
２４と直接接触しないように配置した構成からなるもの
である。この場合、前記無電極放電ランプ部１２内に、
隔壁２４を設けない場合と、隔壁２４を設けた場合とに
おける、放電ランプ部１２内の隔壁２４の境界部（位置
Ｃ、位置Ｄ）および同軸ケーブル接続部（位置Ｅ）の温
度状態を測定したところ、表２に示す測定結果が得られ
た。

【０１１１】

【表２】

【０１１２】図１４は、無電極放電ランプ部１２と高周
波電源部１０との接続を行う同軸ケーブル１８として、
例えばテフロン等を充填した高融点材質からなる同軸ケ
ーブル１８ａとポリエチレン等を充填した低融点材質か
らなる同軸ケーブル１８ｂとを設け、前記高融点材質か
らなる同軸ケーブル１８ａを無電極放電ランプ部１２の
整合回路部１２ｂ側に接続した構成からなるものであ
る。このように構成することにより、同軸ケーブルの耐
熱性を高めることができると共に、単位長当たりのコス
トが高くなる高融点材質からなる同軸ケーブル１８ａの
長さを短く設定して、装置全体のコトスアップを抑制す
ることができる。

【０１１３】前述したそれぞれ融点の異なる材質からな
る複数の同軸ケーブル１８ａ、１８ｂは、特性インピー
ダンスを一致もしくはほぼ一致させることにより、同軸
ケーブルの接続個所における反射を防止することができ
ると共に、効率の良い電力の伝送を達成することができ
る。そこで、例えば図１５に示すように、前記複数の融
点の異なる材質からなる同軸ケーブル１８ａ、１８ｂを
接続するに際して、その接続個所にコネクタボックスや
予備整合器２５等を接続配置して、無電極放電ランプ部
１２と高周波電源部１０との熱分離をより有効に達成す
るように構成することができる。なお、前記高周波電源
部１０側に接続する同軸ケーブル１８ｂに対しては、静
電シールドとしての配管２６を行う古都により、ケーブ
ルからの輻射ノイズ防止とケーブル外皮の腐食防止とを
達成することができる。

【０１１４】以上、本発明の好適な実施例についてそれ
ぞれ説明したが、本発明は前記各実施例に限定されるこ
となく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多く
の設計変更が可能である。

【０１１５】

【発明の効果】前述した実施例から明らかな通り、本発
明に係る水処理用無電極放電ランプ装置によれば、励起
コイルを装着した無電極放電ランプを備えた無電極放電
ランプ部と、前記励起コイルに高周波電力を供給する高
周波電源を備えた高周波電源部と、前記高周波電源部か
ら供給される高周波電圧の整合を行い前記励起コイルに
給電を行う整合回路部からなる整合ユニットとからな
り、前記整合回路部を高周波電源部内と無電極放電ラン
プ部内とに設けてそれぞれ給電線を介して前記整合ユニ
ットと相互に接続し、前記無電極放電ランプ部を水中に
配置してなる水処理用無電極放電ランプ装置において、
無電極放電ランプの点灯時において、高周波電源部と無
電極放電ランプ部との間の特性インピーダンスは、５０
Ω±１０Ωに設定されるように構成することにより、最
適に調整された無電極放電ランプを水中下に設置する場
合において、汚水等の処理媒体の溶質や溶媒の濃度や処
理量の変化等により無電極放電ランプの特性インピーダ
ンスが変動しても、簡便に自動制御することができると
共に、ノイズの発生や漏電等の危険性が無く、効率の良
い光化学処理を達成することができる。

【０１１６】また、本発明の無電極放電ランプ装置の整
合回路について、放電ランプの点灯中における励起コイ
ルの１次側換算インピーダンスの実部に整合するように
設定することにより、前記励起コイルの１次側換算イン
ピーダンスの虚部を、整合回路の定数として使用するこ
とができ、また放電ランプの点灯中における入出力間の
インピーダンス変換比を、１未満となるように設定する
ことにより、整合回路の少なくとも１つのツリーの部品
を省略もしくは配線インピーダンスや付近の分布容量に
よって置換し得るよう構成することができ、整合回路の
構成を簡略化して、その製造コストを低減することがで
きる。

【０１１７】さらに、本発明の無電極放電ランプ装置に
おいて、高周波電源と放電ランプの励起コイルとを整合
回路を介して所要の特性インピーダンスを有する給電線
により接続するに際し、複数対の給電線を並列に設定し
たり、あるいは同軸ケーブルを複数並列に設定すること
により、放電ランプの定格電力を大きく設定しても、給
電線ないし同軸ケーブルの出力端電圧を規定値（１５０
Ｖ以下）に、容易に保持することができる。

【０１１８】さらにまた、本発明の無電極放電ランプ装
置において、比較的大きな定格電力の無電極放電ランプ
の点灯を行う手段として、複数の励起コイルを並列配置
し、この並列配置された複数の励起コイルに必要な電力
を供給するに際して、単一の整合回路により同軸ケーブ
ルを介して前記無電極放電ランプと十分離間した位置に
配置した高周波電源と接続することができ、装置の施工
上において非常に有利となる利点が得られる。

【０１１９】そして、本発明の無電極放電ランプ装置に
おいて、無電極放電ランプ部内に隔壁を設けて、放電ラ
ンプ収納室と整合回路収納室とを熱的分離することによ
り、前記整合回路の信頼性を維持できると共に、前記放
電ランプ収納室の外表面を水冷、特に十分な流速からな
る流水と接触させることにより、放電ランプ収納室から
の伝熱拡散放熱を効率良く達成することができ、汚水の
殺菌処理等を効率的かつ経済的に達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水処理用無電極放電ランプ装置の
一実施例を示す概略回路構成図である。

【図２】図１に示す水処理用無電極放電ランプ装置の概
略回路構成図である。

【図３】従来の無電極放電ランプ装置の概略構成を示す
回路図である。

【図４】（ａ）は本発明に係る水処理用無電極放電ラン
プ装置における放電ランプ点灯時の励起コイルの等価回
路図、（ｂ）は（ａ）に示す等価回路の１次側換算直列
等価回路図、（ｃ）は（ａ）に示す等価回路の１次側換
算並列等価回路図である。

【図５】（ａ）は整合回路等を含む図４の（ｂ）に示す
１次側換算直列等価回路図、（ｂ）は整合回路等を含む
図４の（ｃ）に示す１次側換算並列等価回路図である。

【図６】逆Ｌ型整合回路を含む励起コイルの等価回路図
である。

【図７】本発明に係る水処理用無電極放電ランプ装置の
別の実施例を示す概略回路構成図である。

【図８】図７における水処理用無電極放電ランプ装置の
変形例を示す概略回路構成図である。

【図９】本発明に係る水処理用無電極放電ランプ装置の
さらに別の実施例を示す概略回路構成図である。

【図１０】図９における水処理用無電極放電ランプ装置
の変形例を示す概略回路構成図である。

【図１１】本発明に係る水処理用無電極放電ランプ装置
のさらにまた別の実施例の概略回路構成図である。

【図１２】本発明に係る水処理用無電極放電ランプ装置
の他の実施例の概略回路構成図である。

【図１３】図１２に示す実施例の温度状態を測定するた
めの概略回路構成図である。

【図１４】図１２における水処理用無電極放電ランプ装
置の変形例を示す概略回路構成図である。

【図１５】図１４における水処理用無電極放電ランプ装
置のさらに変形例を示す概略回路構成図である。

【符号の説明】

１０ 高周波電源部 １０ａ 高周波電源 １０ｂ 整合回路部 １２ 無電極放電ランプ部 １２ａ 無電極放電ランプ １２ｂ 整合回路部 １３ 最冷部 １４ 整合ユニット １５ フランジ １６ 同軸ケーブル（第１の伝送線路） １８ 同軸ケーブル（第２の伝送線路） １８ａ 高融点充填物の同軸ケーブル １８ｂ 低融点充填物の同軸ケーブル １７ 水 １９ 温度制御機器 ２０ 金属 ２１ 励起コイル ２２ 分配器 ２３ 合成器 ２４ 隔壁 ２４ａ 放電ランプ収納室 ２４ｂ 整合回路収納室 ２５ 予備整合器等 ２６ 配管（静電シールド）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下川 貞二 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 川村 雅明 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 寺井 孝 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 土井 洋幸 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 鈴木 俊也 東京都港区新橋３丁目３番９号 東芝エ ー・ブイ・イー株式会社内 Ｆターム(参考） 3K072 AA17 CA16 CB10 4D037 AA11 AB03 BA16 BB01

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励起コイルを装着した無電極放電ランプ
   を備えた無電極放電ランプ部と、前記励起コイルに高周
   波電力を供給する高周波電源を備えた高周波電源部と、
   前記高周波電源部から供給される高周波電圧の整合を行
   い前記励起コイルに給電を行う整合回路部からなる整合
   ユニットとからなり、前記整合回路部を高周波電源部内
   と無電極放電ランプ部内とに設けてそれぞれ給電線を介
   して前記整合ユニットと相互に接続し、前記無電極放電
   ランプ部を水中に配置してなる水処理用無電極放電ラン
   プ装置において、 無電極放電ランプの点灯時において、高周波電源部と無
   電極放電ランプ部との間の特性インピーダンスは、５０
   Ω±１０Ωに設定されていることを特徴とする水処理用
   無電極放電ランプ装置。
2. 【請求項２】 無電極放電ランプの最冷部を温度制御す
   ることにより特性インピーダンスを最適点に設定してな
   る請求項１記載の水処理用無電極放電ランプ装置。
3. 【請求項３】 無電極放電ランプの最冷部を温度制御す
   る手段として、高周波電源部での直流バイアスを高周波
   信号に重畳させ、無電極放電ランプ部内の整合回路部で
   前記直流成分を取り出して、これにより温度制御機器等
   が常に最適な動作点を得るように付勢制御してなる請求
   項２記載の水処理用無電極放電ランプ装置。
4. 【請求項４】 励起コイルを装着した無電極放電ランプ
   を備えた無電極放電ランプ部と、前記励起コイルに高周
   波電力を供給する高周波電源を備えた高周波電源部と、
   前記高周波電源部から供給される高周波電圧の整合を行
   い前記励起コイルに給電を行う整合回路部からなる整合
   ユニットとからなり、前記整合回路部を高周波電源部内
   と無電極放電ランプ部内とに設けてそれぞれ給電線を介
   して前記整合ユニットと相互に接続し、前記無電極放電
   ランプ部を水中に配置してなる水処理用無電極放電ラン
   プ装置において、 前記整合回路部は、無電極放電ランプの点灯中における
   励起コイルの１次側換算インピーダンスの実部に整合す
   るように設定することを特徴とする水処理用無電極放電
   ランプ装置。
5. 【請求項５】 励起コイルを装着した無電極放電ランプ
   を備えた無電極放電ランプ部と、前記励起コイルに高周
   波電力を供給する高周波電源を備えた高周波電源部と、
   前記高周波電源部から供給される高周波電圧の整合を行
   い前記励起コイルに給電を行う整合回路部からなる整合
   ユニットとからなり、前記整合回路部を高周波電源部内
   と無電極放電ランプ部内とに設けてそれぞれ給電線を介
   して前記整合ユニットと相互に接続し、前記無電極放電
   ランプ部を水中に配置してなる水処理用無電極放電ラン
   プ装置において、 前記高周波電源部と放電ランプの励起コイルとを整合回
   路部を介して所要の特性インピーダンスを有する給電線
   により接続するに際し、複数対の給電線を並列して接続
   または同軸ケーブルを複数並列にして接続し、放電ラン
   プの定格電力を大きく設定すると共に前記給電線ないし
   同軸ケーブルの出力端の対地電圧を規定値（１５０Ｖ）
   以下に保持するように構成したことを特徴とする水処理
   用無電極放電ランプ装置。
6. 【請求項６】 前記高周波電源部により得られる高周波
   電力を放電ランプの励起コイルへ伝送するため、複数対
   並列に設ける給電線または同軸ケーブルは、整合ユニッ
   トとしての整合回路部と励起コイルとを接続する伝送線
   路に適用し、その出力端の対地電圧を規定値（１５０
   Ｖ）以下に設定するように構成してなる請求項５記載の
   水処理用無電極放電ランプ装置。
7. 【請求項７】 複数の並列配置してなる励起コイルを装
   着した無電極放電ランプを備えた無電極放電ランプ部
   と、前記励起コイルに高周波電力を供給する高周波電源
   を備えた高周波電源部と、前記高周波電源部から供給さ
   れる高周波電圧の整合を行い前記励起コイルに給電を行
   う整合回路部からなる整合ユニットとからなり、前記整
   合回路部を高周波電源部内と無電極放電ランプ部内とに
   設けてそれぞれ給電線を介して前記整合ユニットと相互
   に接続し、前記無電極放電ランプ部を水中に配置してな
   る水処理用無電極放電ランプ装置において、 前記並列配置された複数の励起コイルに必要な電力を供
   給するに際して、単一の整合回路により一対の給電線ま
   たは同軸ケーブルを介して、前記無電極放電ランプと十
   分離間した位置に配置した高周波電源部と接続するよう
   に構成したことを特徴とする水処理用無電極放電ランプ
   装置。
8. 【請求項８】 前記水処理用無電極放電ランプ装置にお
   ける高周波電源部としては、複数の直流−高周波電力変
   換回路により構成し、この高周波電源部を、複数の励起
   コイルを並列配置してなる無電極放電ランプに対し、単
   一の整合回路により一対の給電線または同軸ケーブルを
   介して接続してなる請求項７記載の水処理用無電極放電
   ランプ装置。
9. 【請求項９】 励起コイルを装着した無電極放電ランプ
   を備えた無電極放電ランプ部と、前記励起コイルに高周
   波電力を供給する高周波電源を備えた高周波電源部と、
   前記高周波電源部から供給される高周波電圧の整合を行
   い前記励起コイルに給電を行う整合回路部からなる整合
   ユニットとからなり、前記整合回路部を高周波電源部内
   と無電極放電ランプ部内とに設けてそれぞれ給電線を介
   して前記整合ユニットと相互に接続し、前記無電極放電
   ランプ部を水中に配置してなる水処理用無電極放電ラン
   プ装置において、 前記無電極放電ランプ部内に隔壁を設けて、無電極放電
   ランプ収納室と整合回路部収納室とを熱的分離するよう
   に構成したことを特徴とする水処理用無電極放電ランプ
   装置。
10. 【請求項１０】 前記無電極放電ランプ部と高周波電源
    部とは、複数のそれぞれ融点の異なる材質からなる同軸
    ケーブルにより接続され、相対的に融点高い材質からな
    る同軸ケーブルの端部を前記無電極放電ランプ部の整合
    回路側に接続配置してなる請求項９記載の水処理用無電
    極放電ランプ装置。