JP2014182916A - 蛍光エキシマランプおよび流体処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い効率で紫外光が放射され、蛍光体の劣化が抑制される蛍光エキシマランプおよび流体処理装置を提供すること。
【解決手段】発光ガスが封入された誘電体からなる放電管、および、前記発光ガスと前記放電管を形成する誘電体とを介して対向配置された一対の電極を備えてなる真空紫外光源と、内面に蛍光体層が形成され、前記真空紫外光源の外周に間隙を介して配置された、当該真空紫外光源を収容する外側管とを有する蛍光エキシマランプにおいて、前記外側管の両端が気密に封止され、当該外側管内の前記間隙に不活性ガスが封入されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光エキシマランプおよびこの蛍光エキシマランプを備えた流体処理装置に関する。

例えば水中に含まれる有機物の分解処理あるいは水の殺菌処理などに紫外光が好適に利用されている。このような紫外光を放射する紫外光源としては、低圧水銀ランプが使用されていたが、近年においては、誘電体バリア放電を利用したランプが提案されている。

例えば特許文献１には、紫外光源として誘電体バリア放電を利用した放電ランプを用いる流体の処理装置が開示されている。この処理装置においては、放電ランプの外周に間隙を介して、放電ランプからの真空紫外光（例えば波長１７２ｎｍの光）を長波長側の紫外光に変換する蛍光体が設けられており、この蛍光体を囲うように、被処理流体を流通させる流路が設けられている。また、この処理装置においては、蛍光体を交換可能とするため、放電ランプと蛍光体とが別体とされ、かつ、放電ランプの配置空間の少なくとも一部が開放されている。

このような処理装置においては、放電ランプと蛍光体との間に大気が存在するため、放電ランプからの真空紫外光が大気中の酸素に吸収される。その結果、蛍光体に照射される真空紫外光の照度が低下し、蛍光体から高い効率で紫外光を放射することができないという問題がある。

一方、蛍光体に照射される真空紫外光が酸素に吸収されることを抑制するため、放電ランプを形成する放電管の内面に蛍光体を塗布した放電ランプも知られている（例えば特許文献２参照）。しかしながら、この種のランプは、蛍光体が放電プラズマに曝されるので、蛍光体が劣化しやすいという問題がある。

特表２０１１−５２２６９７号公報 特開２０１１−１７５８２３号公報

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、高い効率で紫外光が放射され、蛍光体の劣化が抑制される蛍光エキシマランプおよび流体処理装置を提供することにある。

本発明の蛍光エキシマランプは、発光ガスが封入された誘電体からなる放電管、および、前記発光ガスと前記放電管を形成する誘電体とを介して対向配置された一対の電極を備えてなる真空紫外光源と、
内面に蛍光体層が形成され、前記真空紫外光源の外周に間隙を介して配置された、当該真空紫外光源を収容する外側管とを有する蛍光エキシマランプにおいて、
前記外側管の両端が気密に封止され、当該外側管内の前記間隙に不活性ガスが封入されていることを特徴とする。

本発明の蛍光エキシマランプにおいては、前記不活性ガスのガス圧が前記発光ガスのガス圧よりも高いことが好ましい。

本発明の蛍光エキシマランプにおいては、前記放電管が円筒状であり、
前記一対の電極は、前記放電管の内部に当該放電管の管軸方向に延びるように配置された内部電極と、前記放電管の外表面を覆うように配置された網状またはコイル状の外部電極とからなることが好ましい。

本発明の蛍光エキシマランプにおいては、前記外側管の一端には、前記内部電極と電気的に接続された内部リードが保持され、
前記外側管の他端には、前記外部電極と電気的に接続された内部リードが保持され、
前記外部電極が金属素線よりなり、前記放電管の外表面に当接されていることが好ましい。

本発明の流体処理装置は、被処理流体が流通する流路を形成する流路管内に、上記の蛍光エキシマランプが前記流路に沿って配置されていることを特徴とする。

本発明の蛍光エキシマランプにおいては、外側管の内面に形成された蛍光体層と真空紫外光源の外周との間には不活性ガスが存在するので、蛍光体に照射される真空紫外光が酸素に吸収されることがないため、蛍光体に照射される真空紫外光の照度低下を抑制することができる。従って、本発明の蛍光エキシマランプによれば、高い効率で紫外光を放射することができる。また、本発明の蛍光エキシマランプによれば、真空紫外光源の外周に間隙を介して配置された外側管の内面に蛍光体層が形成されているので、真空紫外光源の内部で生じる放電プラズマに蛍光体が曝されることがないため、蛍光体の劣化を抑制することができる。加えて、本発明の蛍光エキシマランプにおいては、外側管と真空紫外光源とが間隙を介して離間しているので、放電管が放電によって加熱されても、蛍光体は放電管から離隔しているため、熱による劣化も抑制することができる。

また、本発明の蛍光エキシマランプによれば、外側管内に封入される不活性ガスのガス圧が、放電管内に封入される発光ガスのガス圧より高い構成である場合に、不活性ガスが放電に供されることを抑制することができる。

さらに、本発明の蛍光エキシマランプにおいては、放電管が円筒状であり、内部電極が放電管内部に当該放電管の管軸方向に延びるように配置され、外部電極が放電管の外表面を覆うように配置された網状またはコイル状の構成である場合に、放電管の径方向断面における配光分布が均一となり、蛍光体に照射される真空紫外光が均一なものとなる。

さらにまた、上記構成の蛍光エキシマランプにおいては、外側管の一端に、内部電極と電気的に接続された内部リードが保持され、外側管の他端に、外部電極と電気的に接続された内部リードが保持され、金属素線よりなる外部電極が放電管の外表面に当接されている構成である場合に、ランプ点灯時に内部リードが膨張しても、放電管の外表面において外部電極が摺接するのみで、その膨張を許容することができため、蛍光体層と放電管との位置関係の変化を抑制することができる。

本発明の流体処理装置によれば、上記蛍光エキシマランプが備えられていることにより、当該蛍光エキシマランプが、高い効率で紫外光を放射することができるものであり、また、蛍光体の劣化が抑制されたものであるため、被処理流体に対して高い効率で紫外光照射処理を実行することができる。

本発明の蛍光エキシマランプの構成の一例を示す概略図である。 図１に示す蛍光エキシマランプのＡ−Ａ線断面図である。 本発明の流体処理装置の構成の一例を示す説明用断面図である。

以下、本発明について詳細に説明する。

〔蛍光エキシマランプ〕
本発明の蛍光エキシマランプは、誘電体バリア放電を利用したものであり、具体的には、一対の電極間に誘電体を介在させて放電を生起させることにより、発光ガスが励起されて真空紫外光が放射され、この真空紫外光が蛍光体に照射されることにより、蛍光体が励起され、所定の波長領域の紫外光が放射されるものである。

図１は、本発明の蛍光エキシマランプの構成の一例を示す概略図であり、図２は、図１に示す蛍光エキシマランプのＡ−Ａ線断面図である。
この蛍光エキシマランプ１０は、円筒状の放電管１２および一対の電極１３Ａ，１３Ｂを備えてなる真空紫外光源１１と、真空紫外光源１１の外周に間隙Ｄを介して配置された、放電管１２の外径より大きい内径を有する円筒状の外側管１４とを有する。放電管１２の内部には、発光ガスが封入される放電空間Ｓが形成されている。

放電管１２においては、気密構造が形成されている。放電管１２の一端（図１における左端）には封止部１２Ａが形成されており、放電管１２の他端（図１における右端）は閉塞されている。封止部１２Ａは例えばモリブデンよりなる金属箔１７が気密に埋設されてなる箔シール構造を有している。

放電管１２は、当該放電管１２内において発生する真空紫外光に対して透過性を有する誘電体よりなるものである。このような誘電体としては、例えば合成石英ガラスなどを用いることができる。

放電管１２の内部には、放電管１２の管軸（中心軸）に沿って延びるように、金属素線が螺旋状に巻回されて形成されてなるコイル状の一方の電極（以下、「内部電極」ともいう。）１３Ａが配置されている。
内部電極１３Ａの両端には、リング状のサポーター２０が取り付けられている。このサポーター２０は、内部電極１３Ａを放電管１２内の所期の位置に保持固定する機能を有する。
内部電極１３Ａの金属素線としては、例えばタングステンなどの電気伝導性および耐熱性を有する金属材料が用いられる。

放電管１２内には、一端が放電管１２の封止部１２Ａ内に埋設されて金属箔１７と電気的に接続され、他端が内部電極１３Ａと電気的に接続された、例えばタングステンよりなる内部リード１６Ａが、放電管１２の封止部１２Ａから管軸方向内方に突出して伸びるように設けられている。

放電管１２の外表面には、放電管１２の外周面を覆うように、金属素線が格子状に編まれて形成されてなる網状の他方の電極（以下、「外部電極」ともいう。）１３Ｂが配置されている。この外部電極１３Ｂの金属素線は、放電管１２の外表面に当接された状態、すなわち金属素線が放電管１２の外表面に密着して固定されておらず、摺接された状態で保持されている。
外部電極１３Ｂの金属素線としては、例えばニッケル合金などの電気伝導性および耐熱性を有する金属材料が用いられる。

真空紫外光源１１においては、外部電極１３Ｂは、放電管１２の他端（先端；図１における右端）から中央部までの領域全域を覆うように設けられており、内部電極１３Ａは外部電極１３Ｂが配置された領域の位置と重複するように設けられている。これにより、内部電極１３Ａと外部電極１３Ｂとが誘電体（放電管１２）および発光ガスを介して互いに対向するよう配置されている。
内部電極１３Ａと外部電極１３Ｂとが対向配置された部分が、放電によって発光ガスが励起されて真空紫外光を放射する発光部１０Ｘとされる。

放電管１２の放電空間Ｓに封入される発光ガスは、誘電体バリア放電によってエキシマを形成する放電媒体としての作用を有する希ガスが用いられ、例えば、キセノンガス（Ｘｅ）、アルゴンガス（Ａｒ）、クリプトンガス（Ｋｒ）などが挙げられる。また、発光ガスは、希ガスと共に必要に応じて、フッ素ガス（Ｆ）、塩素ガス（Ｃｌ）、ヨウ素ガス（Ｉ）、臭素ガス（Ｂｒ）などのハロゲンガスを用いることもできる。
例えば、発光ガスとしてキセノンガスを用いた場合には波長１７２ｎｍの真空紫外光が得られ、発光ガスとしてアルゴンガスと塩素ガスとの混合ガスを用いた場合には波長１７５ｎｍの真空紫外光が得られ、発光ガスとしてクリプトンガスとヨウ素ガスとの混合ガスを用いた場合には波長１９１ｎｍの真空紫外光が得られ、発光ガスとしてアルゴンガスとフッ素ガスとの混合ガスを用いた場合には波長１９３ｎｍの真空紫外光が得られ、発光ガスとしてクリプトンガスと臭素ガスとの混合ガスを用いた場合には波長２０７ｎｍの真空紫外光が得られ、発光ガスとしてクリプトンガスと塩素ガスとの混合ガスを用いた場合には波長２２２ｎｍの真空紫外光が得られる。

放電管１２の放電空間Ｓに封入される発光ガスのガス圧は、後述する不活性ガスのガス圧より低圧であることが好ましく、例えば１０ｋＰａ〜４５ｋＰａとされる。

外側管１４は、両端が気密に封止されて気密構造が形成されている。具体的には、外側管１４の両端には封止部１４Ａ，１４Ｂが形成されており、この封止部１４Ａ，１４Ｂは、例えばモリブデンよりなる金属箔１８Ａ，１８Ｂが気密に埋設されてなる箔シール構造を有している。

外側管１４は、蛍光体から放射される紫外光に対して透過性を有するものであれば特に限定されず、例えば合成石英ガラスなどにより形成される。

外側管１４の一端（図１における左端）には、内部電極１３Ａと電気的に接続された、例えばモリブデンよりなる内部リード１６Ｃが保持されている。具体的には、一端が外側管１４の封止部１４Ａ内に埋設されて金属箔１８Ａと電気的に接続され、他端が放電管１２の封止部１２Ａ内に埋設されて金属箔１７と電気的に接続された内部リード１６Ｃが、外側管１４の封止部１４Ａから管軸方向内方に突出して伸びるように設けられている。この内部リード１６Ｃは、放電管１２の封止部１２Ａ内の金属箔１７および放電管１２内の内部リード１６Ａを介して、内部電極１３Ａと電気的に接続されている。
外側管１４の他端（図１における右端）には、外部電極１３Ｂと電気的に接続された、例えばタングステンよりなる内部リード１６Ｂが保持されている。具体的には、一端が外側管１４の封止部１４Ｂ内に埋設されて金属箔１８Ｂと電気的に接続され、他端が外部電極１３Ｂと電気的に接続された内部リード１６Ｂが、外側管１４の封止部１４Ｂから管軸方向内方に突出して伸びるように設けられている。

外側管１４の両端の外端には、一端が外側管１４の封止部１４Ａ，１４Ｂ内に埋設されて金属箔１８Ａ，１８Ｂと電気的に接続され、他端が外側管１４の封止部１４Ａ，１４Ｂから管軸方向外方に突出して伸びる例えばモリブデンよりなる外部リード１９Ａ，１９Ｂがそれぞれ設けられている。この外部リード１９Ａ，１９Ｂは、それぞれ、図示しない電源装置と電気的に接続されている。
この実施形態においては、内部電極１３Ａが高圧側電極であり、外部電極１３Ｂが低圧側電極とされる。

放電管１２は、当該放電管１２の封止部１２Ａと外側管１４の一方の封止部１４Ａとを接続する内部リード１６Ｃと、放電管１２の外表面に配置された外部電極１３Ｂと外側管１４の他方の封止部１４Ｂとを接続する内部リード１６Ｂとによって外側管１４に対して支持されている。

外側管１４の内面には、少なくとも内部電極１３Ａと外部電極１３Ｂとが対向配置されている発光部１０Ｘを覆う領域全域に、蛍光体を含有する蛍光体層１５が形成されている。

蛍光体層１５は、蛍光体を外側管１４の内面に塗布することにより形成することができる。
蛍光体としては、真空紫外光を励起光として受けることにより所定の波長領域の紫外光を放射するものであれば特に限定されず、例えば、プラセオジム付活リン酸ランタン、ネオジウム付活リン酸ランタン、ネオジウム付活リン酸イットリウムおよびプラセオジウム付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩などが用いられる。
ここに、プラセオジム付活リン酸ランタンは、励起によって波長２３０ｎｍ付近の領域の紫外光を放射するものであり、ネオジウム付活リン酸ランタンは、励起によって波長１８４ｎｍ付近の領域の紫外光を放射するものであり、ネオジウム付活リン酸イットリウムは、励起によって波長１９０ｎｍ付近の紫外光を放射するものであり、プラセオジウム付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩は、励起によって波長２５０ｎｍ付近の紫外光を放射するものである。

蛍光体が、外側管１４を構成する例えば合成石英ガラスなどとの接着性が小さいものである場合に、蛍光体層１５は、外側管１４に対する高い接着性を得るために、蛍光体層１５と外側管１４との間に、結着剤を介在させて形成してもよい。
結着剤としては、例えば、軟質ガラス粉末、硬質ガラス粉末などが挙げられる。

蛍光体層１５の層厚は、例えば１０〜４０μｍとされる。

外側管１４内の間隙Ｄは、外側管１４の内面または蛍光体層１５と真空紫外光源１１の外周との間の空間により形成され、この間隙Ｄには不活性ガスが封入されている。
間隙Ｄの大きさ、例えば、外側管１４の蛍光体層１５と真空紫外光源１１の外周との間の管径方向の離間距離は、例えば０〜２ｍｍであることが好ましい。

間隙Ｄに封入される不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス（Ｎ₂ ）、アルゴンガス（Ａｒ）などが挙げられる。
外側管１４内の間隙Ｄに封入される不活性ガスのガス圧は、放電管１２の放電空間Ｓに封入される発光ガスのガス圧よりも高圧であることが好ましく、具体的には、５０ｋＰａ〜１００ｋＰａとされる。

図１および図２中、符号２２は、外側管１４に形成された排気管残部である。

以上のような蛍光エキシマランプ１０の仕様の一例を以下に示す。
放電管１２は、全長が１７０ｍｍ、外径が１６ｍｍ、内径が１４ｍｍであり、内部電極１３Ａは、全長が１００ｍｍ、金属素線径が０．５ｍｍ、外径（コイル径）が２ｍｍ、コイルピッチが２ｍｍであり、外部電極１３Ｂは、全長が１００ｍｍ、金属素線径が０．２ｍｍであり、外側管１４は、全長が３００ｍｍ、外径が２０ｍｍ、内径が１８ｍｍであり、蛍光体層１５は、全長が２００ｍｍ、層厚が０．０２ｍｍである。
放電管１２の放電空間Ｓには、ガス圧が１５ｋＰａのキセノンガスが封入され、外側管１４内の間隙Ｄには、ガス圧が８０ｋＰａの窒素ガスが封入される。
内部電極１３Ａおよび外部電極１３Ｂとの間には、定格周波数７０ｋＨｚ、定格電圧３０００ｋＶｐ−ｐの条件で高周波高電圧が印加される。

このような蛍光エキシマランプ１０においては、電源装置（図示せず）によって内部電極１３Ａおよび外部電極１３Ｂに対して高周波高電圧が印加されると、放電管１２が誘電体として機能し放電が生じる。この放電によって、放電空間Ｓ内の発光ガスが励起され、発光ガスが例えばキセノンガスである場合には、波長１７２ｎｍの真空紫外光が放射される。この真空紫外光が蛍光体層１５に照射されると、蛍光体層１５を構成する蛍光体が励起され、蛍光体の特性に応じた光に変換され、所定の波長領域の紫外光が外側管１４を透過して外部へ放射される。

上記構成の蛍光エキシマランプ１０においては、蛍光体層１５が、真空紫外光源１１の外周に間隙Ｄを介して配置された外側管１４の内面に形成されており、また、この外側管１４の両端が封止部１４Ａ，１４Ｂによって気密に封止され、外側管１４内の間隙Ｄに不活性ガスが封入されている。従って、外側管１４の内面に形成された蛍光体層１５と真空紫外光源１１の外周との間には不活性ガスが存在するので、蛍光体に照射される真空紫外光が酸素に吸収されることがないため、蛍光体に照射される真空紫外光の照度低下を抑制することができる。その結果、蛍光エキシマランプ１０によれば、高い効率で紫外光を放射することができる。また、真空紫外光源１１の外周に間隙Ｄを介して配置された外側管１４の内面に蛍光体層１５が形成されているので、真空紫外光源１１の内部で生じる放電プラズマに蛍光体が曝されることがないため、蛍光体の劣化を抑制することができる。加えて、外側管１４と真空紫外光源１１とが間隙Ｄを介して離間しているので、放電管１２が放電によって加熱されても、蛍光体は放電管１２から離隔しているため、熱による劣化も抑制することができる。

また、上記構成の蛍光エキシマランプ１０によれば、外側管１４内に封入される不活性ガスのガス圧が、放電管１２内に封入される発光ガスのガス圧より高いことにより、不活性ガスが放電に供されることを抑制することができる。この効果が得られる理由は以下のように考えられる。
すなわち、蛍光エキシマランプ１０においては、ランプ点灯時に外部電極１３Ｂが加熱されて金属素線が放電管１２の径方向に向かって膨張し、外部電極１３Ｂと放電管１２の外表面との間に空隙が形成され、その空隙に不活性ガスが侵入することが考えられる。この場合、エキシマ放電は、ガス圧が低い方が放電しやすいため、不活性ガスのガス圧が発光ガスのガス圧より低圧であると、不活性ガスが放電されてしまうという問題が発生するが、上記構成の蛍光エキシマランプ１０によれば、不活性ガスのガス圧が発光ガスのガス圧より高圧であることにより、発光ガスが確実に放電に供され、不活性ガスが放電に供されることを抑制することができる。

さらに、上記構成の蛍光エキシマランプ１０によれば、放電管１２が円筒状であり、内部電極１３Ａが放電管１２内部に放電管１２の管軸方向に延びるように配置され、外部電極１３Ｂが放電管１２の外表面を覆うように配置された網状のものであることにより、放電管１２の径方向断面における配光分布が均一となり、蛍光体へ照射される真空紫外光が均一なものとなる。

さらに、上記構成の蛍光エキシマランプ１０においては、内部電極１３Ａは、一端が外側管１４の封止部１４Ａ内に埋設された内部リード１６Ｃに、放電管１２の封止部１２Ａ内の金属箔１７および放電管１２内の内部リード１６Ａを介して接続されている。また、外部電極１３Ｂは、一端が外側管１４の封止部１４Ｂ内に埋設された内部リード１６Ｂに接続されている。ランプ点灯時において、内部リードは加熱されることにより膨張することがあり、内部リード１６Ｃは、外側管１４の一方の封止部１４Ａを基点として、他方の封止部１４Ｂに向かって膨張する。そして、内部リード１６Ｃの他端は放電管１２の封止部１２Ａ内に埋設されているので、放電管１２全体を他方の封止部１４Ｂに向かって移動させる。一方、内部リード１６Ｂは、外側管１４の他方の封止部１４Ｂを基点として、一方の封止部１４Ａに向かって膨張する。このとき、外部電極１３Ｂは放電管１２の外表面に固定されていると、各々の内部リード１６Ｃ，１６Ｂには、膨張による押圧がかかることとなる。このため、放電管１２が外側管１４に対して傾斜して接触してしまったり、内部リードが変形してしまう。そして、ランプの点灯を繰り返すと、蛍光体層１５と放電管１２との位置関係が変化するという問題が生じる場合がある。しかしながら、上記構成の蛍光エキシマランプ１０においては、外部電極１３Ｂが放電管１２の外表面に当接されていることにより、ランプ点灯時に内部リードが膨張しても、例えば放電管１２の外表面において外部電極１３Ｂが摺接するのみで、その膨張を許容することができ、蛍光体層１５と放電管１２との位置関係の変化を抑制することができる。

本発明の蛍光エキシマランプは、例えば水中に含まれる有機物の分解処理、あるいは水の殺菌処理などを行うための水処理装置の紫外光源、また、例えば空気殺菌処理などを行うための空気処理装置、液晶基板用光洗浄装置、および光硬化装置などの種々の装置の紫外光源として好適に用いることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、外部電極は網状のものに限られず、金属素線が放電管の外表面を螺旋状に巻回されて形成されてなるコイル状のものであってもよい。

〔流体処理装置〕
本発明の蛍光エキシマランプを水処理装置などの流体処理装置の紫外光源として用いる場合について、以下、具体的に説明する。
図３は、本発明の流体処理装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
この流体処理装置１００の紫外光源として用いられている蛍光エキシマランプ１０は、図１に示す蛍光エキシマランプ１０と同様の構成を有するものである。
また、蛍光エキシマランプ１０において放射させることが必要とされる紫外光の波長は、流体処理装置１００の使用用途などによっても異なるが、例えば流体処理装置１００を水中に含まれる有機物の分解を行うために用いる場合には、蛍光エキシマランプ１０は波長１９０ｎｍに中心波長を有する波長１８０〜２００ｎｍの紫外光を放射するものであることが好ましい。また、水の殺菌用に用いる場合には、波長２５０ｎｍに中心波長を有する波長２４０〜２８０ｎｍの紫外光を放射するものであることが好ましい。

ここに、蛍光エキシマランプ１０を水中に含まれる有機物の分解を行うために好適な光源とするためには、発光ガスとしてキセノンガスを封入すると共に、蛍光体層１５を構成する蛍光体としてネオジウム付活リン酸ランタンまたはネオジウム付活リン酸イットリウムを用いることが好ましい。また、蛍光エキシマランプ１０を水の殺菌用の光源とするためには、発光ガスとしてキセノンガスを封入すると共に、蛍光体層１５を構成する蛍光体としてプラセオジウム付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩またはプラセオジウム付活リン酸ランタンを用いることが好ましい。

流体処理装置１００は、例えば超純水などの被処理流体が流通する流路Ｒを形成する略円筒状の流路管１０１と、流路管１０１の両端の開口を塞ぐように設けられた略円環状の蓋部材１０２，１０２とを備え、その全体形状が略円柱形状のものである。そして、流路管１０１の内部空間には、蛍光エキシマランプ１０よりなる紫外光源が、流路Ｒに沿って、具体的には、放電管１２および外側管１４の管軸（中心軸）と流路管１０１の管軸（中心軸）が一致した状態で配置されている。

流路管１０１は、例えばステンレスなどにより形成される。
流路管１０１の外周面には、被処理流体を流路Ｒに流入させるための流入口１０１Ａと、流路Ｒにおいて紫外光照射処理された被処理流体を当該流路管１０１から流出させるための流出口１０１Ｂとが形成されており、当該流入口１０１Ａおよび流出口１０１Ｂには、各々、被処理流体を流路Ｒに流通させるための流通管（図示せず）が接続されている。
図の例においては、流入口１０１Ａが流出口１０１Ｂより上方に位置するように設けられている。

蓋部材１０２は、例えばポリテトラフルオロエチレンなどにより形成される。
蓋部材１０２は、中心部に蛍光エキシマランプ１０の外径に適合する孔径の貫通孔１０２Ｈを有している。
蓋部材１０２には、径方向外方に突出するフランジ部１０２ａと、貫通孔１０２Ｈの内周縁に形成される内側段部１０２ｂと、当該蓋部材１０２の外周縁に形成される外側段部１０２ｃとが形成されている。

蛍光エキシマランプ１０は、その両端が、当該蛍光エキシマランプ１０の両端部の外周面と蓋部材１０２，１０２の内側段部１０２ｂ，１０２ｂの平坦面との間に設けられた２つのＯリング１０３，１０３を介して、貫通孔１０２Ｈ，１０２Ｈに挿通されて液密に蓋部材１０２，１０２に対して保持固定されている。蓋部材１０２，１０２は、当該蓋部材１０２，１０２のフランジ部１０２ａ，１０２ａが流路管１０１の両端の端面にそれぞれ係止されると共に、蓋部材１０２，１０２の外側段部１０２ｃ，１０２ｃの平坦面と流路管１０１の内周面との間に設けられた２つのＯリング１０４，１０４を介して液密に流路管１０１に対して保持固定されている。以上のような構成により、流路管１０１の内部空間（流路Ｒ）が液密構造とされている。

流体処理装置１００において、流路Ｒに流通される被処理流体の流量は、流体処理装置１００の使用用途などによっても異なるが、例えば１〜５ｌ／分とされ、被処理流体の温度は、例えば０〜３０℃とされる。

以上のような流体処理装置１００の仕様の一例を以下に示す。
流路管１０１は、全長が２５０ｍｍ、外径が７５ｍｍ、内径が６５ｍｍであり、蓋部材１０２は、フランジ部１０２ａの外径が９０ｍｍ、貫通孔１０２Ｈの孔径が２０ｍｍである。蛍光エキシマランプ１０は、全長が３００ｍｍ、外径が２０ｍｍである。

上記構成の流体処理装置１００においては、蛍光エキシマランプ１０が点灯状態とされると共に、流路管１０１の流路Ｒに、流入口１０１Ａから被処理流体である水が供給されることにより、当該流路管１０１の流路Ｒにおいて被処理流体に対して蛍光エキシマランプ１０からの所定の波長領域の紫外光が発光部１０Ｘから照射されて紫外光照射処理が行われ、紫外光照射処理された被処理流体が流出口１０１Ｂから流路管１０１の外部に排出される。

以上の構成の流体処理装置１００によれば、本発明の蛍光エキシマランプ１０が備えられていることにより、蛍光エキシマランプ１０が、高い効率で紫外光を放射することができるものであり、また、蛍光体の劣化が抑制されたものであるため、被処理流体に対して高い効率で紫外光照射処理を実行することができる。

以下、本発明の効果を確認するために行った実験例を示す。
＜実験例１＞
図１および図２に示す構成に従い、下記の仕様の蛍光エキシマランプ（Ａ）を作製した。
・真空紫外光源（１１）
放電管（１２）；材質：合成石英ガラス，寸法：全長＝１７０ｍｍ，外径＝１６ｍｍ，内径＝１４ｍｍ
内部電極（１３Ａ）；材質：タングステン，形状：コイル状，寸法：全長＝１００ｍｍ，金属素線径＝０．５ｍｍ，外径（コイル径）＝２ｍｍ，コイルピッチ＝２ｍｍ
外部電極（１３Ｂ）；材質＝ニッケル合金， 形状：網状，寸法：全長＝１００ｍｍ，金属素線径＝０．２ｍｍ
金属箔（１７）；材質：モリブデン
内部リード（１６Ａ，１６Ｂ）；材質：タングステン
発光ガス；種類：キセノンガス，ガス圧：１５ｋＰａ
・外側管（１４）；材質：合成石英ガラス，寸法：全長＝３００ｍｍ，外径＝２０ｍｍ，内径＝１８ｍｍ
金属箔（１８Ａ，１８Ｂ）材質：モリブデン
蛍光体層（１５）；蛍光体：プラセオジム付活リン酸ランタン，寸法：全長＝２００ｍｍ，層厚＝２０μｍ
内部リード（１６Ｃ）；材質：モリブデン
外部リード（１９Ａ，１９Ｂ）；材質：モリブデン
不活性ガス；種類：窒素ガス，ガス圧：８０ｋＰａ
・定格周波数；７０ｋＨｚ
・定格電圧；３０００ｋＶｐ−ｐ

上記蛍光エキシマランプ（Ａ）によって紫外光を照射し、発光部（１０Ｘ）に対向する位置に配置した紫外光測定器によって、波長２３０ｎｍの紫外光の放射強度を測定した。また、１０００時間点灯後の蛍光体層（１５）の状態を観察した。

＜比較実験例１＞
実験例１の蛍光エキシマランプにおいて、外側管（１４）の両端による気密構造を形成せず、蛍光層（１５）が大気中に露出される状態としたことの他は同様にして蛍光エキシマランプ（Ｂ）を作製し、実験例１と同様の紫外光の放射強度の測定を行った。

＜比較実験例２＞
実験例１の蛍光エキシマランプにおいて、外側管（１４）の内面に形成された蛍光層（１５）を放電管（１２）の内面に形成したことの他は同様にして蛍光エキシマランプ（Ｃ）を作製し、実験例１と同様に蛍光体層の観察を行った。

実験例１の蛍光エキシマランプ（Ａ）から照射される紫外光の放射強度は、比較実験例１の蛍光エキシマランプ（Ｂ）から照射される紫外光の放射強度に対して１．５倍であった。
また、実験例１の蛍光エキシマランプ（Ａ）における蛍光体層は、比較実験例２の蛍光エキシマランプ（Ｃ）の蛍光体層に比べて劣化の程度が小さかった。

以上の結果より、本発明に係る蛍光エキシマランプ（Ａ）においては、外側管（１４）の内面に配置された蛍光体層（１５）と真空紫外光源（１１）の外周との間には不活性ガスである窒素ガスが存在するので、真空紫外光源（１１）から放射される真空紫外光が大気中の酸素を吸収することなく、従って、蛍光体に照射される真空紫外光の照度低下を抑制することができ、その結果、高い効率で紫外光を放射することができることが確認された。また、真空紫外光源（１１）の内部で生じる放電プラズマに蛍光体が曝されることがないので、蛍光体の劣化を抑制することができることが確認された。

１０ 蛍光エキシマランプ
１０Ｘ 発光部
１１ 真空紫外光源
１２ 放電管
１２Ａ 封止部
１３Ａ 内部電極
１３Ｂ 外部電極
１４ 外側管
１４Ａ，１４Ｂ 封止部
１５ 蛍光体層
１６Ａ、１６Ｂ，１６Ｃ 内部リード
１７ 金属箔
１８Ａ，１８Ｂ 金属箔
１９Ａ，１９Ｂ 外部リード
２０ サポーター
２２ 排気管残部
１００ 流体処理装置
１０１ 流路管
１０１Ａ 流入口
１０１Ｂ 流出口
１０２ 蓋部材
１０２ａ フランジ部
１０２ｂ 内側段部
１０２ｃ 外側段部
１０２Ｈ 貫通孔
１０３，１０４ Ｏリング
Ｄ 間隙
Ｓ 放電空間
Ｒ 流路

Claims (5)

1. 発光ガスが封入された誘電体からなる放電管、および、前記発光ガスと前記放電管を形成する誘電体とを介して対向配置された一対の電極を備えてなる真空紫外光源と、
   内面に蛍光体層が形成され、前記真空紫外光源の外周に間隙を介して配置された、当該真空紫外光源を収容する外側管とを有する蛍光エキシマランプにおいて、
   前記外側管の両端が気密に封止され、当該外側管内の前記間隙に不活性ガスが封入されていることを特徴とする蛍光エキシマランプ。
2. 前記不活性ガスのガス圧が前記発光ガスのガス圧よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の蛍光エキシマランプ。
3. 前記放電管が円筒状であり、
   前記一対の電極は、前記放電管の内部に当該放電管の管軸方向に延びるように配置された内部電極と、前記放電管の外表面を覆うように配置された網状またはコイル状の外部電極とからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛍光エキシマランプ。
4. 前記外側管の一端には、前記内部電極と電気的に接続された内部リードが保持され、
   前記外側管の他端には、前記外部電極と電気的に接続された内部リードが保持され、
   前記外部電極が金属素線よりなり、前記放電管の外表面に当接されていることを特徴とする請求項３に記載の蛍光エキシマランプ。
5. 被処理流体が流通する流路を形成する流路管内に、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の蛍光エキシマランプが前記流路に沿って配置されていることを特徴とする流体処理装置。

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