JP2015069888A - 放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】放電管に形成される反射膜の剥がれ、周方向端面に生じるひび割れによる欠落を防止する紫外線ランプ等の放電ランプを提供する。
【解決手段】下壁部２２から垂直に起立する一方の側面６ａは、一方の周方向端面４ａに接触する接触面となり、下壁部２２から垂直に起立する他方の側面６ｂは、他方の周方向端面４ｂに接触する接触面となる。突出部６の突出高さ寸法、つまり、下壁部２２の内面２２ａから突出部６の頂面６ｃまでの高さ寸法は、反射膜４の厚さ寸法以上に設定されており、反射膜４の周方向端面４ａ、４ｂに接触する接触面６ａ、６ｂを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばエキシマランプといった紫外線ランプ等の放電ランプに関するものである。

例えばエキシマランプとしては、特許文献１に示すように、断面矩形状の直管状をなす放電管と、この放電管の外面に設けられた一対の電極とを備え、当該一対の電極間にエキシマ放電を生じさせて、例えば波長１７０ｎｍ付近の真空紫外線を照射するものがある。

そして、放電管内部で発生した紫外線を有効に光射出部から外部へ射出させるべく、この放電管の内周面には、光射出部を除く部分に反射膜が形成されている。具体的には、この反射膜は、放電管の内周面における周方向の一部に、例えばシリカ微粒子等の光を透過しにくい材料を塗布して形成されている。

特開２００９−１９９８４５号公報

ところが、上述した構成では、反射膜の周方向端面が露出しているので、この周方向端面を起点に反射膜が放電管の内周面から剥がれて欠落したり、剥がれない場合でも、例えば、周方向端面に生じるひび割れにより、周方向端部の一部が欠落するという問題が生じる。

そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであって、反射膜の欠落を防ぐことをその主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る放電ランプは、放電管と、前記放電管に設けられた膜と、前記放電管に前記膜の端面に接触する接触面とを具備することを特徴とするものである。

このような放電ランプであれば、膜の端面が接触面に接触して覆われているので、膜を剥がれにくくすることができるうえ、端面にひび割れが生じにくくなり、膜の欠落を防ぐことができる。

前記接触面が、前記放電管に設けられた突出部の側面であるものが挙げられる。
これならば、放電管の厚みが増して機械的強度を向上させることができるので、放電管を割れにくくすることができると共に、放電管が長尺状をなす場合でも、放電管の曲がりによる膜の欠落を防ぐことができる。

前記突出部が、前記膜の厚さ以上の突出高さを有しているものが望ましい。
これならば、膜の端面の全体が突出部の側面に接触して覆われているので、膜の欠落をより確実に防ぐことができる。

前記膜は、前記放電管の周方向の一部に管軸方向に設けられているものが好ましい。
これならば、膜が設けられていない部分を光射出部とすることができる。

前記突出部が、前記膜の周方向両端面のうち一方の端面から他方の端面に亘って形成されていることが好ましい。
これならば、突出部が形成されている部分の放電管の厚みが増して機械的強度を向上させることができるので、放電管を割れにくくすることができると共に、放電管が長尺状をなす場合でも、放電管の曲がりによる膜の欠落を防ぐことができる。また、突出部全体を光射出部とした場合は、前記放電管の割れ防止や、放電管の曲りによる膜の欠落防止以外に、光射出部を膜の周方向両端面の間で等厚に形成できるので、光射出部から外部に射出される光に光量ムラが生じにくくなる。

前記突出部が、前記膜の周方向両端面のうち一方の端面に接触する第１突出部と他方の端面に接触する第２突出部とからなり、前記第１突出部及び前記第２突出部が、前記周方向に沿って離間して形成されていることが好ましい。
これならば、上述のように、膜の周方向両端面のうち一方の端面から他方の端面に亘って突出部を形成する場合に比べ、放電管を軽量化することができ、材料費を削減することができる。

具体的な実施態様としては、前記膜及び前記接触面が、前記放電管の内周面に設けられているものや、前記膜及び前記接触面が、前記放電管の外周面に設けられているものが挙げられる。

前記接触面は、前記放電管の一部分であることが好ましい。
これならば、放電管の製作と同時に突出部が形成できるので、突出部の製作が容易である。

前記接触面は、遮光膜であることが好ましい。
これならば、膜の端面が、遮光膜に接触して覆われているので、膜を剥がれにくくすることができるうえ、端面にひび割れが生じにくくなり、膜の欠落を防ぐことができる。

前記膜は、紫外線反射膜であることが好ましい。
これならば、放電管内部で発生した紫外線を紫外線反射膜で反射させて、光射出部から効率よく紫外線を取り出すことができる。

放電管と、前記放電管の周方向の一部に管軸方向に沿って設けられた膜と、前記放電管に前記管軸方向に沿って設けられ、前記膜の周方向端面に接触する第１接触面と、前記放電管に前記周方向に沿って設けられ、前記膜の管軸方向端面に接触する第２接触面とを備えることが好ましい。
このような放電ランプであれば、膜の周方向端面が第１接触面に、膜の管軸方向端面が第２接触面に接触して覆われているので、膜の端面全体において、膜を剥がれにくくすることができるうえ、ひび割れが生じにくくなり、膜の欠落を防ぐことができる。

このように構成した本発明によれば、膜を剥がれにくくすることができるうえ、膜の端面にひび割れが生じにくくなるので、膜の欠落を防ぐことができる。

本実施形態の放電ランプの構成を模式的に示す図。 同実施形態の放電ランプを示す管軸方向に沿った断面図。 変形実施形態の放電ランプを示す管軸方向に沿った断面図。 変形実施形態の放電ランプを示す管軸方向に沿った断面図。 変形実施形態の放電ランプを示す管軸方向に沿った断面図。 変形実施形態の放電ランプを模式的に示す図。

以下に本発明に係る放電ランプの一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る放電ランプ１００は、図１及び図２に示すように、直管状の放電管２及びこの放電管２の管軸方向に沿って対向して設けられた一対の外部電極３１、３２を有する誘電体バリア放電ランプである。

放電管２は、合成石英ガラス製のものであり、上下に対向する一対の平坦な上壁部２１及び下壁部２２を有する長尺状をなすものである。本実施形態の放電管２は、特に図２に示すように、前記上壁部２１及び前記下壁部２２とともに、前記上壁部２１及び前記下壁部２２の前端部に連続する湾曲状の前壁部２３と、前記上壁部２１及び前記下壁部２２の後端部に連続する湾曲状の後壁部２４とからなる断面概略トラック状をなすものである。また、放電管２の管軸方向の両端部は、左壁部２５及び右壁部２６により閉塞されている。なお、左壁部２５及び右壁部２６は、放電管２を構成するガラス管にガラスブロックを溶着することにより形成されている。

また、放電管２の内部に形成された放電空間には誘電体バリア放電用ガスが充填されている。なお、誘電体バリア放電用ガスとしては、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）又はクリプトン（Ｋｒ）等の希ガス、或いは、フッ素（Ｆ_２）又は塩素（Ｃｌ_２）等のハロゲンガス等を用いることができる。放電ランプ１００は、ガスの種類に応じて異なる波長（１７２ｎｍ、２２２ｎｍ、３０８ｎｍ等）のエキシマ光を発光する。本実施形態における放電ランプ１００は、例えば有機化合物を分解するためには、放電用ガスとしてキセノン（Ｘｅ）を用いて、１７２ｎｍを中心波長とするエキシマ光を発光する誘電体バリア放電ランプとする。

一対の外部電極３１、３２は、放電管２の放電空間と略同等の長さを有する膜状をなすものであり、放電管２の放電空間を上下方向から挟んだ位置、つまり、上壁部２１及び下壁部２２に設けられている。この外部電極３１、３２は、アルミニウム、アルミ合金、ステンレス等の導電性材料から形成されており、例えばメッキ、溶射、蒸着又はスパッタにより放電管２の側周面上に形成した薄膜電極である。上壁部２１に設けられた外部電極３１は、ベタ電極である。また、下壁部２２に設けられた外部電極３２は、メッシュ状をなすメッシュ電極である。そして、この下壁部２２に設けられたメッシュ電極の隙間からエキシマ光が射出される。

本実施形態の放電管２の内面には、放電管２の内部で生じたエキシマ光を反射する膜４（以下、反射膜４とも言う。）が形成されている。

この反射膜４は、放電管２の内面において、放電管２の周方向の一部に管軸方向に沿って設けられている。具体的には、この反射膜４は、周方向において、放電管２の上壁部２１と、前壁部２３と、後壁部２４とに亘って設けられている（図２参照）。なお、反射膜４の一部が下壁部２２に亘って形成されていても良い。このように反射膜４が設けられているため、放電管２の内部で発生したエキシマ光を外部に射出させるための光射出部５が、放電管２において反射膜４の周方向端面４ａ、４ｂの間に形成される。

しかして、本実施形態では、図１及び図２に示すように、反射膜４の周方向端面４ａ、４ｂの間に突出部６が形成されている。より詳細には、この突出部６は、下壁部２２から上壁部２１に向かって突出しており、一方の周方向端面４ａから他方の周方向端面４ｂに亘って、管軸方向に沿って途切れることなく形成されている。本実施形態における突出部６は、前述した光射出部５の一部であり、放電管２と一体に形成されている。

この突出部６において、下壁部２２から垂直に起立する一方の側面６ａは、一方の周方向端面４ａに接触する接触面となり、下壁部２２から垂直に起立する他方の側面６ｂは、他方の周方向端面４ｂに接触する接触面となる。また、これらの側面６ａ、６ｂの間に形成される頂面６ｃは、下壁部２２の外面２２ｂに平行な平坦面である。本実施形態では、突出部６の突出高さ寸法、つまり、下壁部２２の内面２２ａから突出部６の頂面６ｃまでの高さ寸法は、反射膜４の厚さ寸法以上に設定されており、反射膜４の周方向端面４ａ、４ｂの全体が、それぞれ側面６ａ、６ｂに接触している。このように突出部６が形成されているため、前記光射出部５は、突出部６の側面６a、６ｂの間に形成される。

次に、上述した構成の放電ランプ１００において、反射膜４を形成する方法について説明する。なお、反射膜４は、本実施形態では、シリカ微粒子を用いて形成される。

始めに、シリカ粉末を所定の溶媒と混合、攪拌してスラリーを作製する。次に、このスラリーを放電管２を構成するガラス管の所定部位に塗布する。この所定部位は、ガラス管の内面において光射出部５を除く部分である。本実施形態では、ガラス管内にスラリーを流し込み、このスラリーが突出部６の頂面６ｃに付着しないように、ガラス管を周方向に回転させ、その後、スラリーを排出する。この方法によれば、従来のように突出部６の頂面６ｃにマスキング等をすることなく、上壁部２１の内面２１ａ、前壁部２３の内面２３ａ、後壁部２４の内面２４ａ、及び突出部６の側面６ａ、６ｂにスラリーを塗布することができる。そして、上述のように塗布されたスラリーを乾燥させた後、ガラス管を例えば１０００℃で所定時間焼成することで、前記反射膜４が形成される。
なお、突出部６の頂面６ｃにスラリーが付着することを確実に防ぐために、頂面６ｃにマスキング等をしても良い。

このように構成された本実施形態に係る放電ランプ１００によれば、反射膜４の周方向端面４ａ、４ｂの全体が、それぞれ突出部６の側面６ａ、６ｂに接触するので、反射膜４が剥がれにくくなるうえ、周方向端面４ａ、４ｂにひび割れが生じにくくなり、反射膜４の欠落を防ぐことができる。

また、突出部６が形成されている下壁部２２の厚みが増すので、放電管２の機械的強度を向上させることができる。これにより、放電管２が長尺状をなす場合でも、放電管２の曲がりにより反射膜４が欠落することを防ぐことができる。

さらに、突出部６が、反射膜４の一方の周方向端面４ａから他方の周方向端面４ｂに亘って形成されるとともに、突出部６の頂面６ｃが平坦面であるので、光射出部５から射出される光に光量ムラが生じにくい。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態では、突出部６が、反射膜４の一方の周方向端面４ａから他方の周方向端面４ｂに亘って形成されていたが、例えば、図３に示すように、突出部６が、一方の周方向端面４ａに接触する第１突出部６１と他方の周方向端面４ｂに接触する第２突出部６２とを有しており、これらの第１突出部６１及び第２突出部６２が、周方向に沿って離間して形成されていても良い。
これならば、前記実施形態の突出部６を形成する場合に比べ、放電ランプ１００を軽量化することもでき、材料費を削減することもできる。

さらに、図４に示すように、放電管２の内面に溝部７が形成されており、この溝部７の側面７ａ、７ｂが、それぞれ反射膜４の周方向端面４ａ、４ｂに接触する接触面として形成されていても良い。
この場合、側面７ａ、７ｂの間において、溝部７の底面より上部（上壁部２１側）に形成されている部分が突出部６である。

また、例えば図５に示すように、反射膜４及び突出部６を放電管２の外面に形成しても良い。この場合、前記実施形態と同様、光射出部５は、反射膜４の周方向端面４ａ、４ｂが接触する突出部６ａ、６ｂの間に形成される。
この場合のベタ電極３１は、反射膜４の上面に設けても良いし、下面に設けても良い（不図示）。

さらに、図６に示すように、反射膜４の周方向端面４ａ、４ｂに接触する第１接触面６ａ、６ｂと、反射膜４の管軸方向端面４ｃ、４ｄに接触する第２接触面６ｃ、６ｄとを備えるようにしても良い。
第１接触面６ａ、６ｂは、前記実施形態の突出部と同じ構成を有する第１突出部６１の側面である。
第２接触面６ｃ、６ｄは、反射膜４の管軸方向両端面４ｃ、４ｄに沿って設けられた第２突出部６２の側面である。この第２突出部６２の高さ寸法は、第１突出部６１と同様、反射膜４の厚さ寸法以上に設定されている。
このように構成することにより、反射膜４はより剥がれにくくなり、反射膜４の周方向及び管軸方向の端面にひび割れが生じにくくなるので、反射膜４の欠落を確実に防ぐことができる。

さらに、前記実施形態では、突出部６の側面６ａ、６ｂは、下壁部２２から垂直に起立しているが、必ずしも垂直である必要はなく、側面６ａ、６ｂは、下壁部２２から傾斜していても良いし、湾曲していても良い。

加えて、前記実施形態の反射膜４は、シリカ微粒子を用いて形成されるものであったが、シリカ微粒子に加えてアルミナ粒子を含むものであっても良い。

また、前記実施形態では、膜として反射膜が形成されていたが、導電性膜、半導電性膜、蛍光膜、膜電極であっても良い。

放電ランプ１００は誘電体バリア放電ランプの他、波長１８５ｎｍ、２５４ｎｍ等の低圧水銀ランプ等の紫外線ランプであっても良い。また、ランプ形状は、断面トラック状をなす扁平管の他、断面円形状をなす丸管又は断面矩形状をなす角管であっても良いし、二重管構造のものであっても良い。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００ ・・・放電ランプ
２ ・・・放電管
４ ・・・反射膜
４ａ、４ｂ・・・周方向端面
５ ・・・光射出部
６ ・・・突出部
６ａ、６ｂ・・・側面

Claims (14)

1. 放電管と、
   前記放電管に設けられた膜と、
   前記放電管に前記膜の端面に接触する接触面とを備える放電ランプ。
2. 前記接触面が、前記放電管に設けられた突出部の側面である請求項１記載の放電ランプ。
3. 前記突出部が、前記膜の厚さ以上の突出高さを有している請求項２記載の放電ランプ。
4. 前記膜は、前記放電管の周方向の一部に管軸方向に設けられている請求項１乃至３の何れか一項に記載の放電ランプ。
5. 前記突出部が、前記膜の周方向両端面のうち一方の端面から他方の端面に亘って形成されている請求項２乃至４の何れか一項に記載の放電ランプ。
6. 前記突出部が、前記膜の周方向両端面のうち一方の端面に接触する第１突出部と他方の端面に接触する第２突出部とからなり、
   前記第１突出部及び前記第２突出部が、前記周方向に沿って離間して形成されている請求項２乃至４の何れか一項に記載の放電ランプ。
7. 前記膜及び前記接触面が、前記放電管の内周面に設けられている請求項１乃至６の何れか一項に記載の放電ランプ。
8. 前記膜及び前記接触面が、前記放電管の外周面に設けられている請求項１乃至６の何れか一項に記載の放電ランプ。
9. 前記放電管の内部から外部へ光を射出する光射出部が、前記放電管において前記膜の周方向両端面の間に形成されており、
   前記突出部が、前記光射出部の一部である請求項２乃至８の何れか一項に記載の放電ランプ。
10. 前記接触面は、前記放電管の一部分である請求項１乃至９の何れか一項に記載の放電ランプ。
11. 前記接触面は、遮光膜である請求項１乃至１０の何れか一項に記載の放電ランプ。
12. 前記膜が、紫外線反射膜である請求項１乃至１１の何れか一項に記載の放電ランプ。
13. 前記放電ランプが、エキシマランプである請求項１乃至１２の何れか一項に記載の放電ランプ。
14. 放電管と、
    前記放電管の周方向の一部に管軸方向に沿って設けられた膜と、
    前記放電管に前記管軸方向に沿って設けられ、前記膜の周方向端面に接触する第１接触面と、
    前記放電管に前記周方向に沿って設けられ、前記膜の管軸方向端面に接触する第２接触面とを備える放電ランプ。