JP2018166028A - 放電ランプ、オゾン生成装置およびオゾン生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エキシマランプなどの放電ランプにおいて、小型のオゾン生成装置に最適な小型のランプ構成を提供する。【解決手段】放電容器２０を備えた放電ランプ１０において、放電容器の径方向に沿って対向して一対の板状の電極３０、４０が放電容器の外表面に沿って配置されたときに、一対の電極３０、４０と放電容器２０の外表面が線接触している。これにより、放電容器２０内において局所的な放電が生じて、放電容器の外部へ放射する紫外線によって、オゾンを生成する。【選択図】図３

Description

本発明は、エキシマランプなどの放電ランプに関し、特に、オゾン生成装置に最適なランプ構成に関する。

エキシマランプでは、放電容器の外表面などに電極対を配置し、放電容器内に希ガスなどを封入する、電極間に電圧を印加させることで誘電体バリア放電が生じ、放電容器からランプ外に向けて紫外線を放射する。紫外線照射によって生じるオゾンは、殺菌能力（酸化力）があるため、脱臭装置、殺菌／除菌装置などの光源としてエキシマランプを使用することができる。

例えば、２つのエキシマランプを容器内に配置し、第１のエキシマランプから紫外線を照射してオゾンを生成させるとともに、第２のエキシマランプから異なる波長の紫外線を照射することで、活性酸素を生成する（特許文献１参照）。

特開２００２−３１６０４１号公報

殺菌、脱臭などを行う場合、殺菌、脱臭など効果が必要な範囲に応じて最小限の量（濃度）のオゾンを生成すればよい。したがって、脱臭、殺菌などの対象物によって、生成されるオゾン量（濃度）を変更できるオゾン生成装置が望まれる。しかしながら、生成されるオゾン量（濃度）を変更させるためには、複雑なランプ点滅制御回路が必要となるため、オゾン生成装置を小型化することができない。

したがって、生成されるオゾン量（濃度）が異なるオゾン生成装置にも適用でき、簡素な構成で汎用性のある小型のエキシマランプなどの放電ランプが求められる。

本発明の放電ランプは、放電ガスが封入された筒状の放電容器と、放電容器の径方向に沿って対向し、放電容器の外表面に沿って配置される一対の電極とを備える。例えば、放電ガスが、０．１ｋＰａ〜２０ｋＰａの範囲内に定められた希ガスであり、放電容器の外径が、３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に定めることができる。

本発明では、放電容器の外表面が、放電容器内において局所的に生じた放電から放射された紫外線が放電容器の外部に照射されるように、一対の電極に対して接している。ここで、「局所的に生じた放電」とは、径方向に関して、中心軸以外の放電容器との接触部分付近などに偏った放電を示す。

例えば、一対の電極の少なくとも一方の電極が、放電容器の軸方向もしくは径方向に関して偏って強い放電が生じる空間領域に対向する位置に配置されている。また、一対の電極が、放電容器の外周面に対して軸方向に線接触または点接触により把持されるようにし、放電容器を交換可能にすることができる。

本発明の他の態様におけるオゾン生成装置は、放電ガスが封入された筒状の放電容器を備え、放電容器の軸方向長さに応じて、放電容器内において局所的に生じた放電から放射される紫外線によるオゾンが生成される。例えば、放電容器の径方向に沿って対向する一対の電極が、放電容器の外表面に沿って配置され、放電容器の外表面が一対の電極に対して接している軸方向長さに応じて、オゾンが生成される。

本発明の他の態様におけるオゾン生成方法は、放電ガスが封入された筒状の放電容器の径方向に沿って対向する一対の電極を、放電容器の外表面に対して接するように配置させ、一対の電極の間に高周波電圧を印加することで、一対の電極が対向する軸方向長さに応じて、放電容器内において生じた放電から放射された紫外線を放電容器の外部に照射してオゾンを生成する。

本発明によれば、小型のオゾン生成装置に最適なランプ構成を提供することができる。

放電ランプの概略的側面図である。 放電ランプの端部側から見た平面図である。 図２のラインＡ−Ａ’に沿った放電ランプの概略的断面図である。

以下では、図面を参照して本発明の実施形態である放電ランプについて説明する。

図１は、放電ランプの概略的側面図である。図２は、放電ランプの端部側から見た概略的正面図である。図３は、図２のラインＡ−Ａ’に沿った放電ランプの概略的断面図である。

放電ランプ１０は、内部に放電空間Ｓを形成し、石英ガラスなどで成形される筒状の放電容器２０を備え、その両端部２０Ｔ１、２０Ｔ２の間に一対の電極３０、４０が設けられている。一対の電極３０、４０は、放電容器の軸方向Ｘに沿って放電容器２０の略全体に渡って延びており、互いに極性が異なる。図１に示すように、一対の電極３０、４０は同じ形状であり、径方向に対向配置されており、放電容器２０と線接触している。

放電ランプ１０は、ここでは細径の放電容器を備えたエキシマランプとして構成されており、放電容器２０の外径Ｄは、３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、放電容器の軸方向長さＷは、１０ｍｍ以上の範囲に、それぞれ設定することが可能である。

放電容器２０の放電空間Ｓには、キセノンガス１Ｔｏｒｒ〜１５０Ｔｏｒｒ（０．１ｋＰａ〜３０ｋＰａ、更に好ましくは７ｋＰａ〜２０ｋＰａ）が封入されている。一対の電極３０、４０には、直流電源部（図示せず）と接続される一対の導線（図示せず）が接続されており、一対の電極３０、４０間には高周波（１ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ、更に好ましくは１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲であり、例えば６０ｋＨｚ）の高電圧（５ｋＶ〜１０ｋＶ）が印加される。放電容器２０は、一対の電極３０、４０により把持されているが、図示しない保持部材によって保持してもよい。

図２に示すように、一対の電極３０、４０は、それぞれ平板状電極として構成されており、図示しない保持部材によって保持されている。また、一対の電極３０、４０は、放電容器２０の外周面２０Ｓと接触部Ｌ１、Ｌ２において線接触して、放電容器の軸方向Ｘを通る対称軸Ｙにより対称的に配置している。放電容器２０と一対の電極３０、４０とが接触しない部分には、隙間５０が形成されている。なお、図２では、放電容器２０の肉厚部分を省略しているが、肉厚については、０．２ｍｍ〜４ｍｍの範囲（例えば１．５ｍｍ）に定めることができる。

このような一対の電極３０、４０に対して電圧を印加すると、放電容器２０内において誘電体バリア放電が生じ、紫外線が放電容器２０の外部へ向けて放射される。接触部Ｌに電界が集中し、放電容器２０内の接触部Ｌ付近において局所的に強い放電が生じ、放射される紫外線の照度が高い。一方、放電容器２０内の一対の電極３０、４０の対称軸Ｙ付近（電極３０、４０の間の中央付近）では、放射される紫外線の照度が低い（放電が弱い）。一対の電極３０、４０と放電容器２０との間に形成された隙間５０は、放電しない絶縁空間領域となる。また、一対の電極３０、４０が放電容器２０と線接触しているため、気体の流入、オゾンの流出が容易となり、放電容器２０の外周面付近においてオゾンが生成される。

図３は、図２のラインＡ−Ａ’に沿った放電ランプの概略的断面図である。

図３に示すように、一対の電極３０、４０の対称軸Ｙを通る中心軸Ｘ付近の空間領域においては、微弱な放電ＣＣが生じる。一方、一対の電極３０、４０と接触している接触部Ｌ付近の空間領域では、強い放電ＣＣが生じる。放電容器２０内において、放電状態が電極３０、４０付近の空間領域と、電極３０、４０の間の中央となる対称軸Ｙ付近の空間領域との間で相違して、放電が放電容器２０の両則面側（電極側）に偏っていることにより、局所的な放電が放電容器２０内において生じる。

放電容器２０内において、一対の電極３０、４０が対向して把持している軸方向範囲で放電が生じるので、放電容器２０の軸方向長さを選択することで、放電容器２０内において局所的に生じた放電から放射される紫外線の照射範囲（オゾンの生成量）が調整可能である。例えば、一対の電極３０、４０が対向している範囲よりも両端部２０Ｔ１、２０Ｔ２の長さが軸方向に短い放電容器を取付ける（把持する）ことで、紫外線の照射範囲（オゾンの生成量）は小さくなる。それに対して、放電容器を軸方向に長くすることで、紫外線の照射範囲（オゾンの生成量）を大きくすることができる。この他に、内径や外径が異なる放電容器としてもよく、放電容器に封入されたガスの種類（混合比）や量（圧力）を変更することで、オゾンの生成量（濃度）を調整してもよい。

一対の電極３０、４０が放電容器２０に対して線接触であるため、放電容器の交換は容易であり、仕様（形状や封入ガス圧等）が異なる放電容器と交換することで紫外線の照射範囲（オゾンの生成量）を変更することができる。

このように本実施形態によれば、放電容器２０を備えた放電ランプ１０において、放電容器２０が一対の電極３０、４０に接する軸方向長さに応じて、放電容器２０内において局所的な放電が生じて、紫外線が照射される範囲を調整することができる。これにより、簡単な構成でありながら、生成されるオゾン量（濃度）を容易に変更することできる。

なお、本実施形態においては、電極対を平板状の導電部材としているが、断面Ｖ字状や半円状の電極であってもよく、放電容器と線接触または点接触させて、紫外線の照射範囲（オゾンの生成量）を変更することが可能である。

１０ 放電ランプ
２０ 放電容器
３０ 電極
４０ 電極
５０ 隙間（空間）

Claims (7)

1. 放電ガスが封入された筒状の放電容器を備え、
   前記放電容器の径方向に沿って対向する一対の電極が前記放電容器の外表面に沿って配置されることで、
   前記放電容器の外表面が、前記放電容器内において局所的に生じた放電から放射された紫外線が前記放電容器の外部に照射されるように、前記一対の電極に対して接していることを特徴とする放電ランプ。
2. 前記一対の電極の少なくとも一方の電極が、前記放電容器の軸方向もしくは径方向に関して偏って強い放電が生じる空間領域に対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
3. 前記一対の電極が、前記放電容器の外周面に対して軸方向に線接触または点接触により把持されていて、前記放電容器が交換可能であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の放電ランプ。
4. 前記放電ガスが、０．１ｋＰａ〜２０ｋＰａの範囲内に定められた希ガスであり、
   前記放電容器の外径が、３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
5. 放電ガスが封入された筒状の放電容器を備え、
   前記放電容器の軸方向長さに応じて、前記放電容器内において局所的に生じた放電から放射される紫外線によるオゾンが生成されることを特徴とするオゾン生成装置。
6. 前記放電容器の径方向に沿って対向する一対の電極が、前記放電容器の外表面に沿って配置されることで、
   前記放電容器の外表面が前記一対の電極に対して接している軸方向長さに応じて、オゾンが生成されることを特徴とする請求項５に記載のオゾン生成装置。
7. 放電ガスが封入された筒状の放電容器の径方向に沿って対向する一対の電極を、前記放電容器の外表面に対して接するように配置させ、
   前記一対の電極の間に高周波電圧を印加することで、前記一対の電極が対向する軸方向長さに応じて、前記放電容器内において生じた放電から放射された紫外線を前記放電容器の外部に照射してオゾンを生成することを特徴とするオゾン生成方法。

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