JP2022110726A

JP2022110726A - Low-pressure uv lamp unit

Info

Publication number: JP2022110726A
Application number: JP2021006313A
Authority: JP
Inventors: 智行峯山; Tomoyuki Mineyama; 卓馬松本; Takuma Matsumoto
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2022-07-29
Also published as: CN215911395U; TW202230450A

Abstract

To provide a low-pressure UV lamp unit capable of suppressing variation in the location where the coolest part is formed.SOLUTION: The low-pressure UV lamp unit includes a light-emitting tube 20 having a discharge space in which a rare gas and mercury are encapsulated, electrodes provided on each of the end portions on both sides of the light-emitting tube, and a block 3 in contact with the light-emitting tube. The block 3 has a first part 31 in contact with the light-emitting tube 20 and second parts 32, 33 provided adjacent to the first part 31 in a direction in which the light-emitting tube 20 extends. The thermal conductivity of the first part 31 is higher than that of the second parts 32, 33.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明の実施形態は、低圧紫外線ランプユニットに関する。 Embodiments of the present invention relate to low pressure ultraviolet lamp units.

紫外線を照射するランプの一種に低圧紫外線ランプがある。例えば、半導体デバイスの製造に用いられる超純水の生成、有機材料の表面改質や洗浄には、いわゆる低圧水銀ランプが用いられている。
低圧水銀ランプを点灯すると、発光管の内部に封入されている水銀の一部が点灯による熱で蒸気化する。蒸気化した水銀に電子が衝突すると、波長が２５４ｎｍの紫外線が発生する。この場合、水銀の蒸気圧が低すぎると紫外線の照度が不足し、水銀の蒸気圧が高すぎると発生した紫外線が水銀に吸収されて紫外線の照度が減衰する。 One type of lamp that irradiates ultraviolet rays is a low-pressure ultraviolet lamp. For example, so-called low-pressure mercury lamps are used to generate ultrapure water used in the manufacture of semiconductor devices and to modify and clean the surfaces of organic materials.
When the low-pressure mercury lamp is lit, part of the mercury sealed inside the arc tube is vaporized by the heat generated by the lighting. When electrons collide with vaporized mercury, ultraviolet rays with a wavelength of 254 nm are generated. In this case, if the vapor pressure of mercury is too low, the illuminance of ultraviolet rays will be insufficient, and if the vapor pressure of mercury is too high, the generated ultraviolet rays will be absorbed by mercury and the illuminance of the ultraviolet rays will be attenuated.

水銀の蒸気圧は、発光管の温度の影響を受ける。また、発光管の点灯中に最も温度が低くなる箇所（最冷部）には、水銀が凝集する。そのため、発光管の最冷部の温度を制御すれば、水銀の蒸気圧、ひいては紫外線の照度が適切な範囲となるようにすることができる。 The vapor pressure of mercury is affected by the temperature of the arc tube. In addition, mercury aggregates at a portion (coldest portion) where the temperature is the lowest during lighting of the arc tube. Therefore, by controlling the temperature of the coldest part of the arc tube, it is possible to keep the vapor pressure of mercury and, by extension, the illuminance of ultraviolet rays within an appropriate range.

例えば、発光管の端部に金属ブロックを取り付けて最冷部を形成し、金属ブロックを冷却することで最冷部の温度を制御することができる。ところが、発光管と金属ブロックの接触位置や、発光管を金属ブロックに固定する固定具の締め付け具合などによって、最冷部が形成される位置が、金属ブロックの取付範囲内でばらつく場合がある。最冷部が形成される位置がばらつくと、最冷部と、熱源である電極や陽光柱との間の距離がばらついて、適切な最冷部の温度、ひいては適切な紫外線の照度が得られなくなるおそれがある。
そこで、最冷部が形成される位置がばらつくのを抑制することができる低圧紫外線ランプユニットの開発が望まれていた。 For example, a coldest part is formed by attaching a metal block to the end of the arc tube, and the temperature of the coldest part can be controlled by cooling the metal block. However, the position where the coldest part is formed may vary within the mounting range of the metal block depending on the contact position between the arc tube and the metal block, the degree of tightening of the fixture that fixes the arc tube to the metal block, and the like. If the position where the coldest part is formed varies, the distance between the coldest part and the heat source, such as the electrode or the positive column, will vary, making it impossible to obtain an appropriate temperature of the coldest part and, in turn, an appropriate UV illuminance. may disappear.
Therefore, it has been desired to develop a low-pressure ultraviolet lamp unit that can suppress variation in the position where the coldest part is formed.

特開平７－２４０１７２号公報JP-A-7-240172

本発明が解決しようとする課題は、最冷部が形成される位置がばらつくのを抑制することができる低圧紫外線ランプユニットを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a low-pressure ultraviolet lamp unit that can suppress variation in the position where the coldest part is formed.

実施形態に係る低圧紫外線ランプユニットは、希ガスと、水銀と、が封入された放電空間を有する発光管と；前記発光管の両側の端部のそれぞれに設けられた電極と；前記発光管と接触するブロックと；を具備している。前記ブロックは、前記発光管と接触する第１の部分と、前記発光管が延びる方向において、前記第１の部分と隣接して設けられた第２の部分と、を有している。前記第１の部分の熱伝導率は、前記第２の部分の熱伝導率よりも高い。 A low-pressure ultraviolet lamp unit according to an embodiment includes an arc tube having a discharge space in which rare gas and mercury are enclosed; electrodes provided at both ends of the arc tube; and the arc tube. It has contacting blocks and; The block has a first portion in contact with the arc tube and a second portion provided adjacent to the first portion in the direction in which the arc tube extends. The thermal conductivity of the first portion is higher than the thermal conductivity of the second portion.

本発明の実施形態によれば、最冷部が形成される位置がばらつくのを抑制することができる低圧紫外線ランプユニットを提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a low-pressure ultraviolet lamp unit that can suppress variation in the position where the coldest part is formed.

本実施の形態に係る低圧紫外線ランプユニットを例示するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for illustrating a low-pressure ultraviolet lamp unit according to the present embodiment; 図１における低圧紫外線ランプユニットのＡ－Ａ線方向の模式断面拡大図である。FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view of the low-pressure ultraviolet lamp unit in FIG. 1 taken along the line AA. ランプの模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a lamp; FIG. 主電極を例示するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for illustrating a main electrode; ブロックと主電極との位置関係、および、部分３１（最冷部）と主電極との位置関係を例示するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the positional relationship between a block and a main electrode, and the positional relationship between a portion 31 (coldest part) and the main electrode; （ａ）は、ブロックの模式平面図である。（ｂ）は、図６（ａ）におけるブロックのＢ－Ｂ線方向の模式断面図である。(a) is a schematic plan view of a block. 6(b) is a schematic cross-sectional view of the block in FIG. 6(a) taken along the line BB. 金属材料の熱伝導率の一例を例示するためのグラフである。4 is a graph for illustrating an example of thermal conductivity of metal materials; 部分３１の効果を例示するためのグラフである。4 is a graph for illustrating the effect of portion 31;

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施の形態に係る低圧紫外線ランプユニット１を例示するための模式図である。
図２は、図１における低圧紫外線ランプユニット１のＡ－Ａ線方向の模式断面拡大図である。
図３は、ランプ２の模式断面図である。 Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same reference numerals are given to the same constituent elements, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
FIG. 1 is a schematic diagram for illustrating a low-pressure ultraviolet lamp unit 1 according to this embodiment.
FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view of the low-pressure ultraviolet lamp unit 1 in FIG. 1 taken along line AA.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the lamp 2. FIG.

図１および図２に示すように、低圧紫外線ランプユニット１は、例えば、ランプ２、ブロック３、温度制御部４、および固定部５を有する。
図３に示すように、ランプ２は、例えば、発光管２０、および電極２１を有する。
発光管２０は、例えば、略Ｕ字状を呈する円筒管とすることができる。発光管２０は、紫外線を透過する材料から形成することができる。発光管２０は、例えば、石英ガラスから形成することができる。発光管２０の大きさは、ランプ２の用途などに応じて適宜変更することができる。例えば、発光管２０の外径（管径）は３０ｍｍ程度、内径は２８ｍｍ程度、発光長（発光管２０の一方の端部から、他方の端部までの距離）は５００ｍｍ程度とすることができる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the low-pressure ultraviolet lamp unit 1 has, for example, a lamp 2, a block 3, a temperature control section 4, and a fixing section 5. FIG.
As shown in FIG. 3, the lamp 2 has an arc tube 20 and electrodes 21, for example.
The arc tube 20 can be, for example, a cylindrical tube having a substantially U shape. The arc tube 20 can be made of a material that transmits ultraviolet rays. The arc tube 20 can be made of quartz glass, for example. The size of the arc tube 20 can be appropriately changed according to the application of the lamp 2 and the like. For example, the arc tube 20 can have an outer diameter (tube diameter) of about 30 mm, an inner diameter of about 28 mm, and a light emission length (the distance from one end of the arc tube 20 to the other end) of about 500 mm. .

発光管２０の内部空間は、放電空間となる。放電空間には、ガスと、水銀とを封入することができる。
ガスは、希ガスとすることができる。希ガスは、例えば、アルゴン、クリプトン、キセノンなどとすることができる。この場合、ガスは、１種類の希ガスとすることもできるし、２種類以上の希ガスの混合ガスとすることもできる。放電空間における２５℃のガスの圧力（封入圧力）は、例えば、１４Ｐａ～１３００Ｐａ程度とすることができる。すなわち、ランプ２は、低圧紫外線ランプである。なお、放電空間における２５℃のガスの圧力（封入圧力）は、気体の標準状態（ＳＡＴＰ（Standard Ambient Temperature and Pressure）：温度２５℃、１ｂａｒ）により求めることができる。 The internal space of arc tube 20 becomes a discharge space. The discharge space can be filled with gas and mercury.
The gas can be a noble gas. Noble gases can be, for example, argon, krypton, xenon, and the like. In this case, the gas can be one type of rare gas, or can be a mixed gas of two or more types of rare gas. The pressure of the gas at 25° C. (encapsulated pressure) in the discharge space can be, for example, about 14 Pa to 1300 Pa. That is, the lamp 2 is a low-pressure ultraviolet lamp. The pressure (encapsulated pressure) of the gas at 25° C. in the discharge space can be obtained from the standard state of the gas (SATP (Standard Ambient Temperature and Pressure): temperature 25° C., 1 bar).

ランプ２を点灯させると、電極２１において熱が発生するので、放電空間に封入された水銀の一部が、水銀蒸気となる。水銀の封入量は、例えば、１ｍｇ～１０００ｍｇ程度とすることができる。 When the lamp 2 is lit, heat is generated at the electrode 21, so that part of the mercury enclosed in the discharge space becomes mercury vapor. The amount of mercury enclosed can be, for example, about 1 mg to 1000 mg.

電極２１は、一対設けることができる。電極２１は、発光管２０の両側の端部のそれぞれに設けられている。
一対の電極２１のそれぞれは、例えば、主電極２１ａ、補助電極２１ｂ、ステム２１ｃ、３つのアウターリード２１ｄを有する。 A pair of electrodes 21 can be provided. Electrodes 21 are provided at both ends of arc tube 20 .
Each of the pair of electrodes 21 has, for example, a main electrode 21a, an auxiliary electrode 21b, a stem 21c, and three outer leads 21d.

図４は、主電極２１ａを例示するための模式図である。
図４に示すように、主電極２１ａは、例えば、フィラメントコイル２１ａ１、２つのリード２１ａ２、および絶縁部２１ａ３を有する。 FIG. 4 is a schematic diagram for illustrating the main electrode 21a.
As shown in FIG. 4, the main electrode 21a has, for example, a filament coil 21a1, two leads 21a2, and an insulating portion 21a3.

フィラメントコイル２１ａ１は、発光管２０の内部（放電空間）に設けられている。フィラメントコイル２１ａ１は、例えば、線状部材を螺旋状に巻いたものとすることができる。線状部材は、例えば、タングステンや、レニューム・タングステン合金などを含むことができる。なお、フィラメントコイル２１ａ１は、線状部材を巻回したコイルを二重巻にした、いわゆるダブルフィラメントコイルとすることもできるし、三重巻にした、いわゆるトリプルフィラメントコイルとすることもできる。 The filament coil 21a1 is provided inside the arc tube 20 (discharge space). The filament coil 21a1 can be, for example, a spirally wound linear member. The linear member can include, for example, tungsten, rhenium-tungsten alloy, or the like. The filament coil 21a1 may be a so-called double filament coil, in which a linear member is wound in two layers, or may be a so-called triple filament coil, in which a linear member is wound in three layers.

一方のリード２１ａ２は、フィラメントコイル２１ａ１の一方の端部と、１つのアウターリード２１ｄとを電気的に接続する。他方のリード２１ａ２は、フィラメントコイル２１ａ１の他方の端部と、他のアウターリード２１ｄとを電気的に接続する。リード２１ａ２は、例えば、タングステンや、レニューム・タングステン合金などを含む線状部材とすることができる。 One lead 21a2 electrically connects one end of the filament coil 21a1 and one outer lead 21d. The other lead 21a2 electrically connects the other end of the filament coil 21a1 and the other outer lead 21d. The lead 21a2 can be, for example, a linear member containing tungsten, rhenium-tungsten alloy, or the like.

絶縁部２１ａ３は、筒状を呈し、絶縁性材料から形成されている。絶縁部２１ａ３は、例えば、石英ガラスなどから形成することができる。絶縁部２１ａ３は、フィラメントコイル２１ａ１の内部を挿通している。リード２１ａ２は、絶縁部２１ａ３の内部を挿通している。そのため、フィラメントコイル２１ａ１の内部を挿通するリード２１ａ２と、フィラメントコイル２１ａ１とが短絡するのを抑制することができる。 The insulating portion 21a3 has a tubular shape and is made of an insulating material. The insulating portion 21a3 can be made of, for example, quartz glass. The insulating portion 21a3 is inserted through the inside of the filament coil 21a1. The lead 21a2 is inserted through the inside of the insulating portion 21a3. Therefore, it is possible to suppress a short circuit between the lead 21a2 inserted inside the filament coil 21a1 and the filament coil 21a1.

補助電極２１ｂは、発光管２０の内部（放電空間）に設けられている。補助電極２１ｂは、フィラメントコイル２１ａ１の、アウターリード２１ｄ側とは反対側に設けられている。補助電極２１ｂは、主電極２１ａと離隔させて設けることができる。補助電極２１ｂには、主電極２１ａに接続されていないアウターリード２１ｄが電気的に接続されている。補助電極２１ｂは、例えば、タングステンや、レニューム・タングステン合金などを含むことができる。 The auxiliary electrode 21b is provided inside the arc tube 20 (discharge space). The auxiliary electrode 21b is provided on the opposite side of the filament coil 21a1 from the outer lead 21d side. The auxiliary electrode 21b can be provided separately from the main electrode 21a. An outer lead 21d that is not connected to the main electrode 21a is electrically connected to the auxiliary electrode 21b. The auxiliary electrode 21b can contain, for example, tungsten or a rhenium-tungsten alloy.

本実施の形態に係るランプ２においては、発光管２０の一方の端部側に設けられた補助電極２１ｂと、発光管２０の他方の端部側に設けられた主電極２１ａとの間に放電が発生する。また、発光管２０の他方の端部側に設けられた補助電極２１ｂと、発光管２０の一方の端部側に設けられた主電極２１ａとの間に放電が発生する。この場合、ランプ２においては、補助電極２１ｂと主電極２１ａとの間に、交互に放電が発生する。例えば、ある時点においては、発光管２０の一方の端部側に設けられた補助電極２１ｂと、発光管２０の他方の端部側に設けられた主電極２１ａとの間に放電が発生し、他の時点においては、発光管２０の他方の端部側に設けられた補助電極２１ｂと、発光管２０の一方の端部側に設けられた主電極２１ａとの間に放電が発生する。
この様な放電により発生した電子が、水銀原子と衝突すると、水銀原子が電子のエネルギーを受けて、ピーク波長が２５４ｎｍ程度の紫外線が発生する。発生した紫外線は、発光管２０の外部に照射される。 In the lamp 2 according to the present embodiment, discharge occurs between the auxiliary electrode 21b provided on one end side of the arc tube 20 and the main electrode 21a provided on the other end side of the arc tube 20. occurs. Further, a discharge is generated between the auxiliary electrode 21b provided on the other end side of the arc tube 20 and the main electrode 21a provided on one end side of the arc tube 20. As shown in FIG. In this case, in the lamp 2, discharge occurs alternately between the auxiliary electrode 21b and the main electrode 21a. For example, at a certain point in time, a discharge occurs between the auxiliary electrode 21b provided at one end of the arc tube 20 and the main electrode 21a provided at the other end of the arc tube 20, At other times, a discharge occurs between the auxiliary electrode 21b provided on the other end side of the arc tube 20 and the main electrode 21a provided on one end side of the arc tube 20. FIG.
When electrons generated by such discharge collide with mercury atoms, the mercury atoms receive the energy of the electrons and generate ultraviolet rays with a peak wavelength of about 254 nm. The generated ultraviolet rays are irradiated to the outside of the arc tube 20 .

ステム２１ｃは、発光管２０の両側の端部のそれぞれに設けられている。ステム２１ｃは、発光管２０の内部（放電空間）に設けられ、一方の端部が発光管２０に溶着されている。ステム２１ｃの内部には、３つのアウターリード２１ｄが封止されている。ステム２１ｃは、主電極２１ａおよび補助電極２１ｂを保持するとともに、発光管２０の内部（放電空間）を気密となるように封止する。ステム２１ｃは、例えば、石英ガラスを含むことができる。 Stems 21c are provided at both ends of arc tube 20, respectively. The stem 21c is provided inside the arc tube 20 (discharge space), and one end is welded to the arc tube 20 . Three outer leads 21d are sealed inside the stem 21c. The stem 21c holds the main electrode 21a and the auxiliary electrode 21b, and seals the inside (discharge space) of the arc tube 20 so as to be airtight. Stem 21c can include, for example, quartz glass.

アウターリード２１ｄの、主電極２１ａ側とは反対側の端部、および補助電極２１ｂ側とは反対側の端部は、発光管２０の外部に露出している。アウターリード２１ｄの、発光管２０の外部に露出している端部には、例えば、ランプ２の外部に設けられた電源などが電気的に接続される。また、アウターリード２１ｄの、発光管２０の外部に露出している端部には、端子、コネクタ、口金などをさらに設けることもできる。アウターリード２１ｄは、例えば、タングステンや、レニューム・タングステン合金などを含む線状部材とすることができる。 The end portion of the outer lead 21 d opposite to the main electrode 21 a side and the end portion opposite to the auxiliary electrode 21 b side are exposed to the outside of the arc tube 20 . For example, a power source provided outside the lamp 2 is electrically connected to the end portion of the outer lead 21d exposed to the outside of the arc tube 20 . Further, a terminal, a connector, a base, or the like can be further provided at the end portion of the outer lead 21d exposed to the outside of the arc tube 20. FIG. The outer lead 21d can be, for example, a linear member containing tungsten, rhenium-tungsten alloy, or the like.

図１に示すように、ブロック３は、発光管２０の端部の近傍に設けられている。図２に示すように、ブロック３は、一方の面に開口する凹部３ａを有する。凹部３ａに内部には、発光管２０の端部の近傍が設けられる。ブロック３は、発光管２０と接触している。例えば、発光管２０の外面の一部は、凹部３ａの側面および底面に接触している。ブロック３は、ランプ２（発光管２０の端部）を保持するとともに、ランプ２において発生した熱を温度制御部４に伝える。
なお、ブロック３の構成に関する詳細は後述する。 As shown in FIG. 1, the block 3 is provided near the end of the arc tube 20 . As shown in FIG. 2, the block 3 has a recess 3a opening on one side. The vicinity of the end of the arc tube 20 is provided inside the concave portion 3a. Block 3 is in contact with arc tube 20 . For example, part of the outer surface of arc tube 20 is in contact with the side and bottom surfaces of recess 3a. The block 3 holds the lamp 2 (the end of the arc tube 20 ) and transfers heat generated in the lamp 2 to the temperature control section 4 .
Details regarding the configuration of the block 3 will be described later.

温度制御部４は、ブロック３の、ランプ２が設けられる側とは反対側に設けられている。温度制御部４は、ブロック３の温度、ひいては後述する最冷部となる部分３１（第１の部分の一例に相当する）の温度を制御する。温度制御部４は、金属などの熱伝導率の高い材料から形成することができる。温度制御部４は、例えば、ステンレス、アルミニウム合金、銅合金などから形成することができる。 The temperature control unit 4 is provided on the side of the block 3 opposite to the side on which the lamp 2 is provided. The temperature control unit 4 controls the temperature of the block 3 and the temperature of a portion 31 (corresponding to an example of the first portion) which will be the coldest portion described later. The temperature control section 4 can be made of a material with high thermal conductivity such as metal. The temperature control section 4 can be made of, for example, stainless steel, an aluminum alloy, a copper alloy, or the like.

また、図２に示すように、温度制御部４の内部には、冷媒を流すための孔４ａを設けることができる。温度制御部４の内部に冷媒を流せば、ブロック３の温度、ひいては後述する部分３１（最冷部）の温度を制御するのが容易となる。例えば、冷媒の流量、流速、温度などを制御することで、ブロック３の温度、ひいては後述する部分３１（最冷部）の温度を制御することができる。冷媒の種類には特に限定がない。例えば、冷媒は、水などとすることができる。
なお、ブロック３と温度制御部４が別々に設けられる場合を例示したが、ブロック３と温度制御部４を一体に設けることもできる。 Further, as shown in FIG. 2, inside the temperature control unit 4, a hole 4a for flowing a coolant can be provided. By flowing the coolant inside the temperature control section 4, it becomes easy to control the temperature of the block 3, and thus the temperature of the portion 31 (the coldest portion), which will be described later. For example, by controlling the flow rate, flow velocity, temperature, etc. of the coolant, it is possible to control the temperature of the block 3 and thus the temperature of a portion 31 (coldest portion), which will be described later. The type of refrigerant is not particularly limited. For example, the coolant can be water or the like.
Although the case where the block 3 and the temperature control section 4 are provided separately has been illustrated, the block 3 and the temperature control section 4 can also be provided integrally.

固定部５は、ブロック３と協働して、ランプ２（発光管２０の端部）を保持する。例えば、固定部５とブロック３との間に、ランプ２（発光管２０の端部）を挟み込むことができる。固定部５は、例えば、金属バンドなどとすることができる。固定部５は、例えば、ネジなどの締結部材を用いて、ブロック３に固定することができる。 The fixed part 5 cooperates with the block 3 to hold the lamp 2 (the end of the arc tube 20). For example, the lamp 2 (the end of the arc tube 20) can be sandwiched between the fixing portion 5 and the block 3. The fixing part 5 can be, for example, a metal band. The fixed part 5 can be fixed to the block 3 using a fastening member such as a screw, for example.

ここで、一般的に、低圧紫外線ランプには最冷部が設けられている。最冷部は、ランプ２の点灯中に最も温度が低くなる発光管２０の部分である。最冷部が設けられていれば、水銀の蒸気の一部を凝縮して水銀にすることができる。
低圧紫外線ランプユニット１には、ブロック３が設けられているので、発光管２０の、ブロック３に設けられる部分に最冷部が形成される。 Here, generally, the coldest part is provided in the low-pressure ultraviolet lamp. The coldest part is the part of the arc tube 20 where the temperature is the lowest during lighting of the lamp 2 . If the coldest part is provided, some of the mercury vapor can be condensed into mercury.
Since the low-pressure ultraviolet lamp unit 1 is provided with the block 3 , the coldest part is formed in the portion of the arc tube 20 provided in the block 3 .

ここで、水銀の蒸気圧が低すぎると紫外線の照度が不足し、水銀の蒸気圧が高すぎると発生した紫外線が水銀に吸収されて紫外線の照度が減衰する。前述したように、温度制御部４により、ブロック３の温度、ひいては最冷部の温度を制御することができる。最冷部の温度を制御することができれば、水銀の蒸気圧、ひいては紫外線の照度が適切な範囲となるようにすることができる。 Here, if the vapor pressure of mercury is too low, the illuminance of the ultraviolet rays will be insufficient, and if the vapor pressure of mercury is too high, the generated ultraviolet rays will be absorbed by the mercury and the illuminance of the ultraviolet rays will be attenuated. As described above, the temperature control unit 4 can control the temperature of the block 3 and, by extension, the temperature of the coldest part. If the temperature of the coldest part can be controlled, the vapor pressure of mercury and, by extension, the illuminance of ultraviolet rays can be kept within an appropriate range.

図５は、ブロック３と、主電極２１ａ（フィラメントコイル２１ａ１）との位置関係、および、後述する部分３１（最冷部）と、主電極２１ａ（フィラメントコイル２１ａ１）との位置関係を例示するための模式図である。
図５に示すように、発光管２０が延びる方向に直交する方向から見て、ブロック３のフィラメントコイル２１ａ１側の辺は、例えば、フィラメントコイル２１ａ１の、発光管２０の端部側とは反対側の端面に重なる様にすることができる。 FIG. 5 illustrates the positional relationship between the block 3 and the main electrode 21a (filament coil 21a1), and the positional relationship between the portion 31 (coldest portion) described later and the main electrode 21a (filament coil 21a1). It is a schematic diagram of.
As shown in FIG. 5, when viewed from the direction orthogonal to the direction in which the arc tube 20 extends, the side of the block 3 on the side of the filament coil 21a1 is, for example, the opposite side of the filament coil 21a1 to the end portion of the arc tube 20. can be made to overlap the end face of the

前述したように、温度制御部４により、ブロック３の温度、ひいては最冷部の温度を制御することすることができる。
そのため、フィラメントコイル２１ａ１の近傍に、温度制御が可能なブロック３が設けられていれば、フィラメントコイル２１ａ１の近傍において、ブロック３（温度制御部４）による温度制御により、水銀蒸気を凝縮することができる。 As described above, the temperature control unit 4 can control the temperature of the block 3 and, by extension, the temperature of the coldest part.
Therefore, if the temperature-controllable block 3 is provided near the filament coil 21a1, mercury vapor can be condensed near the filament coil 21a1 by temperature control by the block 3 (temperature control unit 4). can.

また、フィラメントコイル２１ａ１の近傍に凝縮された水銀が有れば、フィラメントコイル２１ａ１において発生した熱が水銀に伝わり易くなる。そのため、フィラメントコイル２１ａ１の近傍において、ブロック３（温度制御部４）による温度制御により、水銀を再度水銀蒸気にするのが容易となる。 Also, if there is condensed mercury in the vicinity of the filament coil 21a1, the heat generated in the filament coil 21a1 is easily transmitted to the mercury. Therefore, in the vicinity of the filament coil 21a1, temperature control by the block 3 (temperature control section 4) facilitates the conversion of mercury into mercury vapor again.

ここで、発光管２０とブロック３の接触位置や、発光管２０をブロック３に固定する固定部５の締め付け具合などによって、最冷部の位置が、ブロック３の取付範囲内でばらつく場合がある。最冷部の位置がばらつくと、最冷部と、熱源であるフィラメントコイル２１ａ１との間の距離がばらついて、適切な最冷部の温度、ひいては適切な紫外線の照度が得られなくなるおそれがある。
そこで、本実施の形態に係る低圧紫外線ランプユニット１には、最冷部を形成するための部分３１を有するブロック３が設けられている。 Here, the position of the coldest part may vary within the mounting range of the block 3 depending on the contact position between the arc tube 20 and the block 3 and the degree of tightening of the fixing portion 5 that fixes the arc tube 20 to the block 3. . If the position of the coldest part varies, the distance between the coldest part and the filament coil 21a1, which is the heat source, will vary, which may make it impossible to obtain an appropriate temperature of the coldest part and, in turn, an appropriate ultraviolet illuminance. .
Therefore, the block 3 having the portion 31 for forming the coldest portion is provided in the low-pressure ultraviolet lamp unit 1 according to the present embodiment.

次に、ブロック３の構成についてさらに説明する。
図６（ａ）は、ブロック３の模式平面図である。
図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるブロック３のＢ－Ｂ線方向の模式断面図である。
図６（ａ）に示すように、ブロック３は、例えば、部分３１、部分３２（第２の部分の一例に相当する）、および部分３３（第２の部分の一例に相当する）を有する。 Next, the configuration of block 3 will be further described.
FIG. 6(a) is a schematic plan view of the block 3. FIG.
FIG. 6(b) is a schematic cross-sectional view of the block 3 in FIG. 6(a) taken along line BB.
As shown in FIG. 6A, the block 3 has, for example, a portion 31, a portion 32 (corresponding to an example of the second portion), and a portion 33 (corresponding to an example of the second portion).

部分３１、部分３２、および部分３３は、発光管２０が延びる方向に並べて設けられている。例えば、部分３２および部分３３は、発光管２０が延びる方向において、部分３１と隣接して設けられている。部分３１、部分３２、および部分３３は、例えば、溶接などにより一体に形成することもできるし、接着剤やネジなどの接合材を用いて接合することもできる。また、部分３１、部分３２、および部分３３のそれぞれを、温度制御部４に接合することもできる。 Part 31 , part 32 , and part 33 are arranged side by side in the direction in which arc tube 20 extends. For example, portions 32 and 33 are provided adjacent to portion 31 in the direction in which arc tube 20 extends. The portion 31, the portion 32, and the portion 33 can be integrally formed, for example, by welding, or can be joined using a joining material such as an adhesive or screws. Also, each of the portions 31 , 32 and 33 can be joined to the temperature control section 4 .

発光管２０が延びる方向から見た、部分３１、部分３２、および部分３３の形状と寸法は、同じとすることができる。例えば、部分３１、部分３２、および部分３３のそれぞれには、一方の面に開口する凹部３ａが設けられている。発光管２０の端部の近傍は、凹部３ａの内壁に接触している。 The shape and dimensions of portions 31, 32, and 33, viewed from the direction in which arc tube 20 extends, can be the same. For example, each of the portion 31, the portion 32, and the portion 33 is provided with a recess 3a that opens on one side. The vicinity of the end of arc tube 20 is in contact with the inner wall of recess 3a.

前述したように、ブロック３は、ランプ２において発生した熱を温度制御部４に伝える。そのため、部分３１、部分３２、および部分３３は、金属などの熱伝導率の高い材料から形成されている。また、少なくとも部分３１が発光管２０と接触している。 As described above, block 3 transfers heat generated in lamp 2 to temperature control section 4 . Therefore, portions 31, 32, and 33 are made of a material with high thermal conductivity, such as metal. Also, at least the portion 31 is in contact with the arc tube 20 .

ここで、例えば、部分３１、部分３２、および部分３３を同じ材料から形成すると、前述したように、発光管２０とブロック３の接触位置などに応じて、最冷部の位置が、ブロック３の取付範囲内でばらつく場合がある。 Here, for example, if the parts 31, 32, and 33 are made of the same material, the position of the coldest part of the block 3 will change depending on the contact position between the arc tube 20 and the block 3, as described above. There may be variations within the mounting range.

そこで、部分３１の熱伝導率は、部分３２および部分３３の熱伝導率よりも高くなっている。
図７は、金属材料の熱伝導率の一例を例示するためのグラフである。
例えは、図７に示すように、銅の熱伝導率は、アルミニウムの熱伝導率よりも高い。アルミニウムの熱伝導率は、ステンレスの熱伝導率よりも高い。
例えば、部分３１をアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などから形成し、部分３２および部分３３をステンレスなどから形成することができる。 Therefore, the thermal conductivity of portion 31 is higher than that of portions 32 and 33 .
FIG. 7 is a graph for illustrating an example of thermal conductivity of metal materials.
For example, as shown in FIG. 7, the thermal conductivity of copper is higher than that of aluminum. The thermal conductivity of aluminum is higher than that of stainless steel.
For example, the portion 31 can be made of aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy or the like, and the portions 32 and 33 can be made of stainless steel or the like.

部分３１の熱伝導率が、部分３２および部分３３の熱伝導率よりも高くなっていれば、発光管２０の、部分３１と接触する部分が最冷部となる。そのため、部分３１を有するブロック３とすれば、最冷部が形成される位置がばらつくのを抑制することができる。その結果、最冷部と、熱源であるフィラメントコイル２１ａ１との間の距離を略一定とすることができるので、適切な最冷部の温度、ひいては適切な紫外線の照度を得るのが容易となる。 If the thermal conductivity of portion 31 is higher than that of portions 32 and 33, the portion of arc tube 20 that contacts portion 31 will be the coldest portion. Therefore, by using the block 3 having the portion 31, it is possible to suppress variation in the position where the coldest portion is formed. As a result, the distance between the coldest part and the filament coil 21a1, which is the heat source, can be made substantially constant, making it easier to obtain an appropriate temperature of the coldest part and, in turn, an appropriate ultraviolet illuminance. .

図８は、部分３１の効果を例示するためのグラフである。
なお、図８中のＣ１およびＣ２は、部分３１が設けられている場合である。図８中のＤ１およびＤ２は、部分３１が設けられていない場合、例えば、アルミニウムから一体に形成されたブロックである。 FIG. 8 is a graph for illustrating the effect of portion 31. FIG.
Note that C1 and C2 in FIG. 8 are cases where the portion 31 is provided. D1 and D2 in FIG. 8 are blocks formed in one piece, for example from aluminum, if the part 31 is not provided.

Ｄ１およびＤ２から分かるように、部分３１が設けられていなければ、紫外線の照度が最も高くなる位置がばらつく。このことは、最冷部の位置がばらついていることを意味する。
これに対し、Ｃ１およびＣ２から分かるように、部分３１が設けられていれば、紫外線の照度が最も高くなる位置が略一定となる。このことは、最冷部の位置が略一定となっていることを意味する。 As can be seen from D1 and D2, if the portion 31 is not provided, the positions where the illuminance of the ultraviolet rays is the highest vary. This means that the position of the coldest part varies.
On the other hand, as can be seen from C1 and C2, if the portion 31 is provided, the position where the illuminance of the ultraviolet rays is the highest becomes substantially constant. This means that the position of the coldest part is substantially constant.

なお、図８は、以下の条件の下で測定した。
発光管２０は、略Ｕ字状を呈し、外径を３０ｍｍ、発光長を５００ｍｍ、材料を合成石英ガラスとした。また、ランプ電圧は１２０Ｖ、ランプ電流は４．５Ａ、ランプ電力は５００Ｗとした。放電空間には、キセノンなどの希ガスと水銀を封入し、封入圧力は３０Ｐａとした。 In addition, FIG. 8 was measured under the following conditions.
The luminous tube 20 has a substantially U-shape, has an outer diameter of 30 mm, a luminous length of 500 mm, and is made of synthetic quartz glass. The lamp voltage was 120V, the lamp current was 4.5A, and the lamp power was 500W. The discharge space was filled with a rare gas such as xenon and mercury at a filling pressure of 30 Pa.

ブロック３の幅（ｍｍ）は、５０ｍｍとした。部分３１の材料はアルミニウム、部分３２および部分３３の材料は、ステンレスとした。前述したように、Ｄ１およびＤ２の場合は、アルミニウムから一体に形成されたブロックとした。 The width (mm) of the block 3 was set to 50 mm. The material of the portion 31 was aluminum, and the material of the portions 32 and 33 was stainless steel. As previously mentioned, for D1 and D2, the blocks were integrally formed from aluminum.

発光管２０が延びる方向に直交する方向から見て、ブロック３のフィラメントコイル２１ａ１側の辺は、フィラメントコイル２１ａ１の、発光管２０の端部側とは反対側の端面に重なる様にした。 The side of the block 3 on the side of the filament coil 21 a 1 overlaps the end face of the filament coil 21 a 1 opposite to the end of the arc tube 20 when viewed from the direction orthogonal to the direction in which the arc tube 20 extends.

温度制御部４の孔４ａには、２０℃の水を流した。
部分３１と、ブロック３の、フィラメントコイル２１ａ１側の辺との間の距離Ｌ（図５を参照）は、３０ｍｍとした。部分３１の幅Ｗ（図５を参照）は、１０ｍｍとした。なお、部分３１の幅Ｗは、発光管２０が延びる方向における部分３１の長さ（厚み）である。 Water at 20° C. was flowed through the holes 4 a of the temperature control unit 4 .
The distance L (see FIG. 5) between the portion 31 and the side of the block 3 on the side of the filament coil 21a1 was set to 30 mm. The width W (see FIG. 5) of the portion 31 was 10 mm. The width W of the portion 31 is the length (thickness) of the portion 31 in the direction in which the arc tube 20 extends.

以上においては、部分３１、部分３２、および部分３３が設けられる場合を例示したが、部分３２および部分３３のいずれか一方が設けられるようにしてもよい。 Although the case where the portions 31, 32, and 33 are provided has been illustrated above, either one of the portions 32 and 33 may be provided.

ここで、最冷部となる部分３１と、発熱部となる主電極２１ａ（フィラメントコイル２１ａ１）との間の距離が小さすぎると、水銀蒸気が凝縮し難くなる。最冷部となる部分３１と、発熱部となる主電極２１ａ（フィラメントコイル２１ａ１）との間の距離が大きすぎると、水銀を再度水銀蒸気し難くなる。 Here, if the distance between the coldest portion 31 and the main electrode 21a (filament coil 21a1) serving as the heat generating portion is too small, it becomes difficult for mercury vapor to condense. If the distance between the coldest portion 31 and the main electrode 21a (filament coil 21a1) serving as the heat generating portion is too large, it becomes difficult to evaporate mercury again.

本発明者の得た知見によれば、発光管２０が延びる方向に直交する方向から見て、ブロック３のフィラメントコイル２１ａ１側の辺を、フィラメントコイル２１ａ１の、発光管２０の端部側とは反対側の端面と重なる様にした場合に、部分３１と、ブロック３のフィラメントコイル２１ａ１側の辺と、の間の距離Ｌは、１０ｍｍ≦Ｌ（ｍｍ）≦４０ｍｍとすることが好ましい。すなわち、放電空間側に最冷部を形成するにあたり熱源である電極２１からの距離は１０ｍｍ以上、且つ、最冷部を形成するために取り付けるブロック３が遮光物とならない４０ｍｍ以下が好ましい。この様にすれば、水銀蒸気の凝縮と、水銀の蒸気化とを効率的に行うことができる。 According to knowledge obtained by the present inventors, the filament coil 21a1 side of the block 3 is different from the filament coil 21a1 end side of the arc tube 20 when viewed from the direction orthogonal to the direction in which the arc tube 20 extends. The distance L between the portion 31 and the side of the block 3 on the side of the filament coil 21a1 when overlapping with the opposite end face is preferably 10 mm ≤ L (mm) ≤ 40 mm. That is, when forming the coldest part on the discharge space side, it is preferable that the distance from the electrode 21, which is the heat source, is 10 mm or more, and that the block 3 attached to form the coldest part does not become a light shielding object and is 40 mm or less. In this manner, condensation of mercury vapor and vaporization of mercury can be efficiently performed.

ここで、最冷部となる部分３１の幅Ｗを大きくし過ぎると、水銀蒸気の凝縮量が多くなり過ぎて水銀の蒸気圧が低くなり、発生する紫外線の照度のばらつきが大きくなる。最冷部となる部分３１の幅Ｗを小さくし過ぎると、水銀の蒸発量が多くなり過ぎて水銀の蒸気圧が高くなり、発生した紫外線が水銀に吸収され易くなる。 Here, if the width W of the coldest portion 31 is made too large, the amount of condensation of mercury vapor becomes too large, the vapor pressure of mercury becomes low, and variations in the illuminance of generated ultraviolet rays become large. If the width W of the coldest portion 31 is made too small, the amount of evaporation of mercury becomes too large and the vapor pressure of mercury increases, making it easier for the generated ultraviolet rays to be absorbed by the mercury.

本発明者の得た知見によれば、部分３１の幅Ｗが、「１０ｍｍ≦Ｗ（ｍｍ）≦３０ｍｍ」となるようにすれば、紫外線の照度のばらつきを抑制することができる。また、「１０ｍｍ≦Ｗ（ｍｍ）≦２０ｍｍ」となるようにすれば、紫外線の照度のばらつきをさらに抑制することができる。 According to knowledge obtained by the present inventors, if the width W of the portion 31 satisfies "10 mm≦W (mm)≦30 mm", variations in the illuminance of ultraviolet rays can be suppressed. Moreover, if "10 mm≦W (mm)≦20 mm" is satisfied, variations in illuminance of ultraviolet rays can be further suppressed.

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although some embodiments of the present invention have been illustrated above, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, etc. can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof. Moreover, each of the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

１低圧紫外線ランプユニット、２ランプ、３ブロック、３ａ凹部、４温度制御部、５固定部、２０発光管、２１電極、２１ａ主電極、２１ａ１フィラメントコイル、３１部分、３２部分、３３部分 1 low-pressure ultraviolet lamp unit, 2 lamp, 3 block, 3a recess, 4 temperature control part, 5 fixing part, 20 arc tube, 21 electrode, 21a main electrode, 21a1 filament coil, 31 part, 32 part, 33 part

Claims

an arc tube having a discharge space in which rare gas and mercury are enclosed;
electrodes respectively provided at both ends of the arc tube;
a block in contact with the arc tube;
and
The block is
a first portion in contact with the arc tube;
a second portion provided adjacent to the first portion in the direction in which the arc tube extends;
has
The low-pressure ultraviolet lamp unit, wherein the thermal conductivity of the first portion is higher than the thermal conductivity of the second portion.

2. The low-pressure ultraviolet lamp unit according to claim 1, wherein said first portion contains at least one of aluminum, aluminum alloy, copper, and copper alloy.

The first portion and the second portion each have a recess opening on one side,
3. The low-voltage ultraviolet lamp unit according to claim 1, wherein the vicinity of the end of the arc tube is in contact with the inner wall of the recess.