JP2022114093A

JP2022114093A - Low-voltage ultraviolet lamp unit

Info

Publication number: JP2022114093A
Application number: JP2021010226A
Authority: JP
Inventors: 晶子前田; Akiko Maeda; 智行峯山; Tomoyuki Mineyama
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2022-08-05

Abstract

To provide a low-voltage ultraviolet lamp unit capable of suppressing variations in position where a coldest part is formed.SOLUTION: A low-voltage ultraviolet lamp unit comprises: a luminous tube having a discharge space in which an inert gas and mercury are sealed; an electrode provided at each of end parts on both sides of the luminous tube; a band-like connection part that is provided on an external surface of the luminous tube, and is positioned on the side of the electrode opposite the end part side of the luminous tube; and a block that is in contact with the luminous tube via the connection part.SELECTED DRAWING: Figure 1

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などには、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 for the generation of ultrapure water used in the manufacture of semiconductor devices, surface modification and cleaning of organic materials, and the like.
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 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；前記発光管の外面に設けられ、前記電極の、前記発光管の端部側とは反対側に位置する帯状の接続部と；前記接続部を介して、前記発光管と接触するブロックと；を具備している。 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 a band-shaped connection portion provided on the outer surface of the electrode and located on the side opposite to the end portion side of the arc tube; and a block contacting the arc tube via the connection 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、接続部と、主電極との位置関係を例示するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for illustrating the positional relationship between blocks and main electrodes, and the positional relationship between connecting parts and main electrodes. 接続部の幅Ｗ（ｍｍ）と紫外線の照度との関係を例示するための表である。4 is a table for illustrating the relationship between the width W (mm) of the connecting portion and the illuminance of ultraviolet rays;

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、固定部５、および接続部６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, a fixing section 5, and a connecting section 6. 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。また、ガスは、ヨウ化水銀などのハロゲンをさらに含むこともできる。放電空間における２５℃のガスの圧力（封入圧力）は、例えば、１０Ｐａ～５ｋＰａ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. The noble gas 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. Also, the gas may further comprise a halogen such as mercury iodide. The pressure (filling pressure) of the gas at 25° C. in the discharge space can be, for example, about 10 Pa to 5 kPa. 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。
また、放電空間には、紫外線を発生させたり、寿命を延ばしたりすための金属（例えば、鉄、スズ、インジウム、ビスマス、タリウム、マンガンなど）をさらに含めることもできる。すなわち、ランプ２は、水銀、金属、ハロゲンを含むメタルハライドランプなどとしてもよい。 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.
Also, the discharge space may further contain metals (eg, iron, tin, indium, bismuth, thallium, manganese, etc.) for generating ultraviolet light and extending life. That is, the lamp 2 may be a metal halide lamp containing mercury, metal, halogen, or the like.

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 hermetically seals the interior (discharge space) of the arc tube 20 . 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、例えば、板状を呈し、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ている。ブロック３は、接続部６を介して、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、接続部６を介して、凹部３ａの側面および底面に接触している。 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, for example, a plate-like shape and has a concave portion 3a opening on one side. The vicinity of the end of the arc tube 20 is provided inside the concave portion 3a. The block 3 is in contact with the arc tube 20 via the connecting portion 6 . For example, a portion of the outer surface of the arc tube 20 is in contact with the side and bottom surfaces of the recess 3a via the connecting portion 6. As shown in FIG.

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。そのため、ブロック３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。ブロック３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 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 . Therefore, the block 3 can be made of a material with high thermal conductivity, such as metal. Block 3 can be made of, for example, stainless steel, an aluminum alloy, a copper alloy, or the like.

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 section 4 controls the temperature of the block 3 and the temperature of the coldest section, which will be 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 by extension the temperature of the coldest section, 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 the coldest section, 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 fixed 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に設けられる部分が最冷部となる。 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 block 3 is provided in the low-pressure ultraviolet lamp unit 1, the part of the arc tube 20 provided in the block 3 becomes the coldest part.

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 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 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、後述する接続部６（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 connection portion 6 (coldest portion) described later and the main electrode 21a (filament coil 21a1). It is a schematic diagram for.
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 transferred 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。 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. .

そこで、低圧紫外線ランプユニット１には、接続部６が設けられている。
図１、図２、および図５に示すように、接続部６は、帯状を呈し、発光管２０の外面に設けられている。接続部６は、電極２１の、発光管２０の端部側とは反対側に位置している。
接続部６は、発光管２０とブロック３を密着させ、発光管２０とブロック３の間の熱伝導をより確実にするために設けられている。そのため、接続部６は、例えば、厚みの薄い金属箔などから形成することができる。 Therefore, the connection portion 6 is provided in the low-pressure ultraviolet lamp unit 1 .
As shown in FIGS. 1, 2, and 5, the connecting portion 6 has a strip shape and is provided on the outer surface of the arc tube 20. As shown in FIG. The connection portion 6 is located on the side of the electrode 21 opposite to the end portion side of the arc tube 20 .
The connecting portion 6 is provided to bring the arc tube 20 and the block 3 into close contact with each other and ensure heat conduction between the arc tube 20 and the block 3 . Therefore, the connecting portion 6 can be formed of, for example, a thin metal foil.

接続部６の厚みは、例えば、０．０１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下とすることができる。この様な厚みを有する接続部６であれば、接続部６を介して、発光管２０とブロック３を密着させることができる。そのため、発光管２０において発生した熱をブロック３に伝えるのが容易となる。
接続部６の材料は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、金などの熱伝導率の高い金属とすることができる。接続部６が、熱伝導率の高い金属から形成されていれば、発光管２０において発生した熱をブロック３に伝えるのが容易となる。
以上に説明した様に、接続部６が設けられていれば、発光管２０の、接続部６が設けられた部分が最冷部となる。 The thickness of the connecting portion 6 can be, for example, 0.01 mm or more and 0.1 mm or less. With the connecting portion 6 having such a thickness, the arc tube 20 and the block 3 can be brought into close contact with each other through the connecting portion 6 . Therefore, heat generated in arc tube 20 can be easily transferred to block 3 .
The material of the connecting portion 6 can be, for example, a metal with high thermal conductivity such as aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, and gold. If the connecting portion 6 is made of a metal having a high thermal conductivity, the heat generated in the arc tube 20 can be easily transferred to the block 3 .
As described above, if the connecting portion 6 is provided, the portion of the arc tube 20 where the connecting portion 6 is provided becomes the coldest portion.

この場合、接続部６は、例えば、発光管２０の外面に巻き付けることができるので、所望の位置に最冷部を設けたり、最冷部が形成される位置がばらつくのを抑制したりすることができる。 In this case, the connection part 6 can be wound around the outer surface of the arc tube 20, for example, so that the coldest part can be provided at a desired position and variation in the position where the coldest part is formed can be suppressed. can be done.

また、図５に示すように、最冷部となる接続部６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。最冷部となる接続部６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。 Also, as shown in FIG. 5, if the distance between the connection portion 6, which is the coldest portion, and the main electrode 21a (filament coil 21a1), which is the heat generating portion, is too small, it becomes difficult for mercury vapor to condense. If the distance between the connection portion 6, which is the coldest portion, and the main electrode 21a (filament coil 21a1), which is 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、接続部６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（ｍｍ）は、２０ｍｍ≦Ｌ（ｍｍ）≦４０ｍｍとすることが好ましい。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 (mm) between the connecting portion 6 and the side of the block 3 on the side of the filament coil 21a1 when overlapping with the opposite end surface can be 20 mm ≤ L (mm) ≤ 40 mm. preferable. In this manner, condensation of mercury vapor and vaporization of mercury can be efficiently performed.

ここで、最冷部となる接続部６の幅Ｗ（ｍｍ）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。最冷部となる接続部６の幅Ｗ（ｍｍ）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。
なお、接続部６の幅Ｗ（ｍｍ）は、巻き付け方向に直交する方向における接続部６の長さである。 Here, if the width W (mm) of the connection portion 6, which is the coldest portion, is 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 the generated ultraviolet rays become large. Become. If the width W (mm) of the connection portion 6, which is the coldest portion, is 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.
The width W (mm) of the connecting portion 6 is the length of the connecting portion 6 in the direction orthogonal to the winding direction.

図６は、接続部６の幅Ｗ（ｍｍ）と紫外線の照度との関係を例示するための表である。この場合、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１００Ｐａとした。 FIG. 6 is a table for illustrating the relationship between the width W (mm) of the connecting portion 6 and the illuminance of ultraviolet rays. In this case, the light-emitting tube 20 has a substantially U-shape, an outer diameter of 30 mm, a light-emitting 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 pressure of 100 Pa.

ブロック３の幅Ｗ１（ｍｍ）は、５０ｍｍとした。ブロック３の材料はステンレスとした。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 width W1 (mm) of the block 3 was set to 50 mm. The material of block 3 was stainless steel. 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。
接続部６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（ｍｍ）は、３０ｍｍとした。接続部６の厚みは、０．０５ｍｍとした。接続部６の材料はアルミニウムとした。 Water at 20° C. was flowed through the holes 4 a of the temperature control unit 4 .
The distance L (mm) between the connecting portion 6 and the side of the block 3 on the side of the filament coil 21a1 was set to 30 mm. The thickness of the connecting portion 6 was set to 0.05 mm. The material of the connecting portion 6 was aluminum.

図６から分かるように、接続部６の幅Ｗ（ｍｍ）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。 As can be seen from FIG. 6, if the width W (mm) of the connecting portion 6 is set to "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、４温度制御部、５固定部、６接続部、２０発光管、２１電極、２１ａ主電極、２１ａ１フィラメントコイル 1 low-voltage ultraviolet lamp unit, 2 lamp, 3 block, 4 temperature control section, 5 fixing section, 6 connection section, 20 arc tube, 21 electrode, 21a main electrode, 21a1 filament coil

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 strip-shaped connection portion provided on the outer surface of the arc tube and located on the opposite side of the electrode to the end portion side of the arc tube;
a block in contact with the arc tube through the connecting portion;
A low-pressure ultraviolet lamp unit equipped with

2. The low-voltage ultraviolet lamp unit according to claim 1, wherein said connecting portion is wound around the outer surface of said arc tube.

3. The low-pressure ultraviolet lamp unit according to claim 1, wherein the width of said connection portion is W (mm), and satisfies the following formula.
10 mm ≤ W (mm) ≤ 30 mm