JP2012195117A - 希ガス放電灯 - Google Patents

Abstract

【課題】 殺菌や滅菌、空気清浄などを紫外線光源を用いて行なわれている。この光源として水銀を含まない希ガス放電灯を提供し、紫外線放射量の減衰および外部電極の固定の問題を解決する。
【解決手段】 希ガスが密閉封入されたガラス管（１１）と、前記ガラス管（１１）外周面の一部に設けた一対の帯状の外部電極（１４，１５）とを有する希ガス放電灯（１０，２０，３０）であって、外部電極の外周には、開口（１９）を設けた紫外線透過性の熱収縮膜（１７，２７，３７）で被覆する。開口（１９）部分はガラス管（１１）が露出し、開口を設けない部分は熱収縮膜（１７，２７，３７）にて被覆される。これにより、希ガス放電灯から照射される紫外線の減衰を抑制することができるとともに外部電極（１４，１５）の固定が確実に実施できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、紫外線を放射する希ガス放電灯に関し、特にガラス管の外周面に外部電極を有する希ガス放電灯における外部電極の固定方法の改良に関するものである。

従来、外部電極を有する希ガス放電灯は、点灯後における光量の立ち上がりが急峻であることからファクシミリ、複写機などの原稿読取用の光源として使用されている。この種の希ガス放電灯として、例えば特許文献１がある。

特許文献１の希ガス放電灯１００は、管状のガラス管１０１の内面に蛍光体膜１０２が形成されている。ガラス管１０１の内部空間にキセノンガスを主成分とする希ガス１０３が所定量封入されている。一方、ガラス管１０１の外周面には、アルミ箔からなる帯状電極１０４，１０５が互いに対向するように貼着されており、その外周面は更に絶縁性被膜１０６および熱収縮チュ−ブ１０７にて被覆されている。

一方、殺菌や滅菌、空気清浄、脱臭、水処理、精密部品の表面洗浄、ゴム等樹脂の改質、レジストの灰化、などの用途に、従来から紫外線が利用されており、水銀を封入した紫外線放電灯が多く用いられている。また、水銀を含まない紫外線光源が要望されている。そこで、希ガス放電灯の立ち上がりの急峻性を活かして、空気清浄装置などの紫外線光源として希ガス放電灯を用いることが考えられる。
特許第２７８３４４８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された希ガス放電灯を紫外線光源として用いる場合において、帯状電極１０４，１０５は、接着剤によりガラス管１０１の外周面に貼り付け固定しているので、接着剤がランプから放射される紫外線を浴び続けることによって経年劣化し、電極が固定されなくなる可能性があるという問題がある。

また、絶縁性被膜１０６および熱収縮チューブ１０７は、ランプから放射された紫外線が絶縁チューブにより吸収され、紫外線の放射量が低くなるとともに、経年の使用により、樹脂が劣化して紫外線の吸収量が増加し、さらに紫外線放射量が一層低くなる可能性があるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、紫外線放射量の減衰が少ない外部電極方式の希ガス放電灯を提供すること、外部電極が固定されなくなるという問題を解決することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の希ガス放電灯は、
希ガスが密閉封入されたガラス管と、前記ガラス管外周面の一部に設けた一対の帯状の外部電極とを有する希ガス放電灯であって、
前記外部電極の外周には、紫外線透過性の熱収縮膜が形成され、
前記熱収縮膜は絶縁性材料からなり、前記外部電極が設けられていないガラス管外周面の一部および前記外部電極の少なくとも一部を周方向で被覆しており、
前記外部電極が設けられていないガラス管の残りの外周面は、前記熱収縮膜で覆われていないことを特徴とする。

上記に記載の発明によれば、放射される紫外線の減衰を抑制し、また、外部電極を安定して固定することができる希ガス放電灯を提供することが可能となる。

さらに、前記希ガス放電灯は、前記熱収縮膜が、フッ素樹脂系化合物よりなるチューブ形状であり、前記ガラス管外周面の光放射部に対応する位置に開口部が形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、開口を設けたチューブ形状の熱収縮膜にて外部電極を確実に固定することが可能となる。

また、前記希ガス放電灯は、前記熱収縮膜が、フッ素樹脂系化合物よりなるリング形状であり、前記ガラス管の管軸方向に間隔を設けて複数配置することが、低コスト化の観点から好ましい。

また、前記希ガス放電灯は、前記熱収縮膜とガラス管との間に、前記外部電極および前記ガラス管を螺旋状に固定する絶縁性の螺旋状固定部材が設けることが好ましい。このようにすると、より一層外部電極が安定して固定することができるからである。

本発明によれば、紫外線放射量の減衰が少ない外部電極方式の希ガス放電灯を提供すること、外部電極が固定されなくなる、という問題を解決した希ガス放電灯を提供することが可能となる。

図１は、本発明に係る第１の実施の形態の希ガス放電灯を示す概略正面図である。 図２は、図１に示した希ガス放電灯のＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿った概略断面図である。 図３は、本発明に係る第２の実施の形態の希ガス放電灯を示す概略正面図である。 図４は、本発明に係る第３の実施の形態の希ガス放電灯を示す概略正面図である。 図５は、従来の希ガス放電灯を示す概略断面図である。

以下、本発明の一実施形態である希ガス放電灯について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る第１の実施の形態を説明するもので、紫外線光源である希ガス放電灯１０を示す概略正面図である。図２は、図１に示した希ガス放電灯のＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿った概略断面図である。
希ガス放電灯１０は、管状のガラス管１１と、ガラス管１１の内部の密閉空間に充填されたキセノンなどの希ガス１３と、ガラス管１１の外周に設けた一対の帯状電極１４，１５により構成され、希ガス放電灯１０を点灯すると紫外線を放射する。

さらに、本実施の形態においては、ガラス管１１の外周に紫外線透過性の熱収縮膜１７が形成され、熱収縮膜１７には開口１９が設けられており、開口１９からガラス管１１が露出している。

ガラス管１１は、紫外線を透過可能なガラス組成からなり、管状に形成されている。ガラス管１１の端部は、ガラス管を加熱しながら縮径加工を施すなどによりガラス管端部が溶着されている。端部に封止ガラスを配設して溶着して封止するものでも良い。

ガラス管１１内部の密閉空間には所定の希ガス１３が封入されている。希ガス１３は、例えばキセノン（Ｘｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、アルゴン（Ａｒ）などの希ガスが単一または混合して所定量封入されている。封入された希ガス１３は励起媒質として作用し、単一ガスが封入された場合には、それぞれ封入１７２ｎｍ、１４６ｎｍ、１２６ｎｍの紫外線を発生する。封入圧力は、例えばキセノンを主成分とするガスを２０〜２００Ｔｏｒｒとする。

ガラス管１１の外周面１２には、一対の外部電極１４，１５が設けられている。外部電極１４，１５は、ガラス管１１のほぼ全長に亘って、ガラス管１１の中心軸を中心として対向するようにして一対の帯状の導電体を配設する。外部電極１４，１５は、アルミニウム箔が好適であるが、他に、導電性があり、かつ紫外線に対して耐久性がある材料として銀などの金属材料を用いることができる。金属は紫外線を透過しないので、外部電極１４，１５が形成されている部分は、紫外線が放出されない領域となる。紫外線は、外部電極のないガラス管１１の露出面である光放射部１８から放出される。外部電極１４，１５とガラス管１１との間にシリコーン系接着剤などを介して接着しても良い。また、外部電極１４，１５は、ガラス管１１の外周面１２に、金属を焼き付けたり、金属を印刷する、などの方法で設けたものでも良い。

熱収縮膜１７は、希ガス放電灯１から放射される紫外線を透過可能な樹脂材料により形成され、好適にはフッ素樹脂を用いる。例えば、ＰＦＡからなるフッ素樹脂チューブや、ＦＥＰからなるフッ素樹脂チューブを用いる。ＰＦＡ（Per fluoro alkoxy fluoroplastics）は四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体からなるフッ素樹脂、ＦＥＰ（Fluorinated Ethylenepropylene）は、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体からなるフッ素樹脂である。これらのフッ素樹脂チューブは、熱収縮チューブとして市場から調達することができる。ＰＦＡの紫外領域における透過率は、厚さ０．０４ｍｍのときに、波長２５０ｎｍで約５５％、波長３００ｎｍで約７０％、波長３５０ｎｍで約７７％、波長４００ｎｍにおいて約８０％であり高い透過率を示す。ＦＥＰの紫外領域における透過率もＰＦＡに類似する高い透過率を示す。

熱収縮膜１７には、図１に示したように、光出射部１８に対応する位置に開口１９が設けてある。図１では４箇所の矩形の開口１９を示している。開口１９を設けていない位置の断面を図２（Ａ）に示し、開口１９を設けた位置の断面を図２（Ｂ）に示す。

図２（Ａ）に示したように、開口１９を設けていない位置、すなわち、熱収縮膜１７にて覆われた周方向被覆部Ａにおいては、前記外部電極１４，１５の全ての外周側表面およびガラス管１１の露出面の外周の全てが熱収縮膜１７にて覆われている。一方、開口１９を設けた位置においては、図２（Ｂ）に示したように、前記外部電極１４，１５の全ての外周側表面とガラス管１１の露出面の一部が熱収縮膜１７にて覆われているが、ガラス管１１の残りの外周面１２は、熱収縮膜１７で覆われていず、外周面１２が露出している。すなわち、開口１９を設けていない周方向被覆部Ａ以外の領域においては、ガラス管１１の多くが熱収縮膜１７にて覆われていない。

周方向被覆部Ａにおいては、ガラス管１１の周方向の全周に亘って熱収縮膜１７により覆われているので、熱収縮膜１７を過熱して収縮させることにより外部電極１４，１５をガラス管１１との間で挟持して固定する。また周方向被覆部Ａ以外の熱収縮膜１７を設けた位置においては、開口１９が設けられているので、熱収縮膜１７による紫外線の吸収が低減される。したがって、紫外線の出射量を増加させることができる。

次に、熱収縮膜１７による被覆方法について説明する。

予め希ガス１３を封入したガラス管１１の外周面１２に外部電極１４，１５を所定位置に配設する。その後、開口１９を形成したチューブ状の熱収縮膜１７を被せる。このとき、開口１９が光放射部１８の位置になるようにして被覆する。熱収縮膜１７を被覆した後に、ガラス管１１全周を加熱し、熱収縮膜１７を収縮させる。熱収縮膜１７はガラス管１１の径方向中心に向かって小径化し、ガラス管１１の外周面１２に密接して、外部電極１４，１５を固定する。なお、熱収縮膜１７の被覆の方法は、上記した方法に限るものではなく、シート状の熱収縮膜を接着剤等により貼り付けた後に熱収縮するなどの方法としても良い。

次に第２の実施の形態について説明する。
図３は、本発明に係る第２の実施の形態の紫外線光源である希ガス放電灯２０を示す概略正面図である。なお、以下の説明において、上記した実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。

希ガス放電灯２０は、管状のガラス管１１と、ガラス管１１の内部の密閉空間に充填されたキセノンなどの希ガス１３と、ガラス管１１の外周に設けた一対の帯状電極１４，１５により構成され、希ガス放電灯１０を点灯すると紫外線を放射する。
さらに、本実施の形態においては、ガラス管１１の外周には、管長方向に間隔をあけてリング状とした紫外線透過性熱収縮膜２７が複数個設けられている。

リング状とした紫外線透過性熱収縮膜２７は、希ガス放電灯１から放射される紫外線を透過可能な絶縁性の樹脂材料により形成され、好適にはフッ素樹脂を用いる。ガラス管１１の管長より短く、且つガラス管１１のほぼ全長に亘って配設した一対の帯状の導電体からなる外部電極１４，１５のガラス管の両側端部近傍と、両側端部間の複数箇所の位置を、等間隔のピッチとなるように配設している。図３においては５個のリング状の紫外線透過性熱収縮膜２７を設置している。

このような希ガス放電灯２０は、予め希ガス１３を封入したガラス管１１の外周面１２に外部電極１４，１５を所定位置に配設する。その後、リング状とした熱収縮膜２７を所定の間隔をあけて配置する。その後、ガラス管１１全周を加熱し、熱収縮膜２７を収縮させる。熱収縮膜２７はガラス管１１の径方向中心に向かって収縮し、外部電極１４，１５を固定する。

次に第３の実施の形態について説明する。
図４は、本発明に係る第３の実施の形態の紫外線光源である希ガス放電灯３０を示す概略正面図である。

希ガス放電灯３０は、管状のガラス管１１と、ガラス管１１の内部の密閉空間に充填されたキセノンなどの希ガス１３と、ガラス管１１の外周に設けた一対の帯状電極１４，１５により構成され、希ガス放電灯１０を点灯すると紫外線を放射する。
さらに、本実施の形態においては、ガラス管１１の外周には、細帯状または糸状の絶縁性材料をガラス管１１にコイル状に巻きつけてなる螺旋状固定物３１が形成され、さらに、螺旋状固定物を覆うように、帯状とした紫外線透過性熱収縮膜３７が同じくコイル状に巻きつけられている。

絶縁性の螺旋状固定物３１は、例えばフッ素径樹脂からなる糸であり、この糸を強くガラス管１１の外周に巻きつけることにより外部電極１４，１５を固定する。このとき希ガス放電灯３０から放射する紫外線を低減させることがないように、コイル状に巻きつけるピッチは図４に示すように粗いものとする。

螺旋状とした紫外線透過性熱収縮膜３７は、希ガス放電灯１から放射される紫外線を透過可能な絶縁性の樹脂材料により形成され、好適にはフッ素樹脂を用いる。螺旋状とした紫外線透過性熱収縮膜３７は、チューブ状の紫外線透過性熱収縮膜を螺旋状に切断したり、帯状の紫外線透過性熱収縮膜を螺旋状に巻きつけたりすることで形成することができる。紫外線透過性熱収縮膜３７にて螺旋状固定物３１を覆い、且つ、熱収縮することで、より一層、外部電極１４，１５を確実に固定することができる。なお、紫外線透過性熱収縮膜３７は、螺旋状としたものに限るものではなく、第１の実施形態と同様に開口を設けたチューブ形状のものを用いても良い。

なお、図３および図４に示した希ガス放電灯２０，３０においては、外部電極１４，１５の一部が熱収縮膜２７，３７により被覆されていない。この被覆されていない部分は、外部電極が露出した状態となる。そのため、使用環境によっては、たとえばランプ表面が結露した場合などに、外部電極１４と外部電極１５の間が結露して絶縁性が低下する可能性がある。これを避けるためには、外部電極１４，１５をガラス管外周面に接着した後に、シリコーンワニスなどの絶縁被膜を外部電極およびガラス管１１表面にディッピングすることにより、外部電極１４，１５間の絶縁性を向上させることが好ましい。なお、第１の実施の形態の希ガス放電灯１０においてシリコーンワニスなどの絶縁被膜をガラス管１１表面に設けても良い。

上記した希ガス放電灯１０，２０，３０の夫々について外部電極１４，１５間に所定の電力を供給して点灯すると、夫々の希ガス放電灯は紫外線を放射する。希ガス１３としてキセノン（Ｘｅ）を主成分とするガスを用いた場合には、波長１７２ｎｍにピーク発光を示す。これらの発光はガラス管１１を透過する。また、フッ素樹脂系化合物からなる熱収縮膜は、ピーク波長の紫外線光の一部を吸収し、一部を透過する。したがって、周方向被覆部Ａの面積を小さくすることで放射される紫外線の減衰を抑えることができる。特に、ガラス管の一部を露出する構造としたので、紫外線の減衰が最小限とすることができ、ランプの紫外線放射効率が向上している。

紫外線を出射する希ガス放電灯１０，２０，３０は、殺菌や滅菌、空気清浄、脱臭、水処理、精密部品の表面洗浄、ゴム等樹脂の改質、レジストの灰化、などの用途に用いることができる。紫外線希ガス放電灯１０，２０，３０は水銀を含まないため、環境に対する悪影響が少ない。しかしながら、発光波長は１７２ｎｍ以下であるため、生物のＤＮＡの吸収ピーク波長である２６０ｎｍと合致せず、殺菌効率は水銀ランプに比べて悪くなる。そこで、内周面１６に図示しない蛍光体を設けて波長変換を行なって、発光波長を２５４ｎｍ前後に合わせて殺菌能力を高めたものとしても良いし、希ガスにハロゲンを封入しても良い。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。例えば、本実施の形態において直管状のガラス管１１を用いたが、環状のガラス管としても良い。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

本発明に係る希ガス放電灯によれば、紫外線放射量の減衰が少なく、外部電極の固定を確実にした紫外線放射光源を提供することが可能となる。したがって、空気清浄機や表面線状装置などに限らず、紫外線光源を利用する各種製品に適用できる。

１０，２０，３０ 希ガス放電灯
１１ ガラス管
１２ 外周面
１３ 希ガス
１４，１５ 外部電極
１６ 内周面
１７，２７，３７ 熱収縮膜
１８ 光放射部
１９ 開口
３１ 螺旋状固定部材
Ａ 周方向被覆部
１００ 希ガス放電灯
１０１ ガラス管
１０２ 蛍光体膜
１０３ 希ガス
１０４，１０５ 外部電極
１０６ 絶縁性被膜
１０７ 熱収縮チュ−ブ

Claims (4)

1. 希ガスが密閉封入されたガラス管と、前記ガラス管外周面の一部に設けた一対の帯状の外部電極とを有する希ガス放電灯であって、
   前記外部電極の外周には、紫外線透過性の熱収縮膜が形成され、
   前記熱収縮膜は絶縁性材料からなり、前記外部電極が設けられていないガラス管外周面の一部および前記外部電極の少なくとも一部を周方向で被覆しており、
   前記外部電極が設けられていないガラス管の残りの外周面は、前記熱収縮膜で覆われていないことを特徴とする希ガス放電灯。
2. 前記熱収縮膜が、フッ素樹脂系化合物よりなるチューブ形状であり、前記ガラス管外周面の光放射部に対応する位置に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の希ガス放電灯。
3. 前記熱収縮膜が、フッ素樹脂系化合物よりなるリング形状であり、前記ガラス管の管軸方向に間隔を設けて複数配置していることを特徴とする請求項１に記載の希ガス放電灯。
4. 前記希ガス放電灯は、前記熱収縮膜とガラス管との間に、前記外部電極および前記ガラス管を螺旋状に固定する絶縁性の螺旋状固定部材を設けていることを特徴とする請求項１に記載の希ガス放電灯。

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