JP2022182632A - Excimer lamp, method for lighting the same, and manufacturing method for the same - Google Patents

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Akiyoshi Fujimori
信夫 金井
Nobuo Kanai
剛士 福田
Takeshi Fukuda
洋二 両角
Yoji Morozumi
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Abstract

To provide an excimer lamp capable of producing a desired discharge state in a main discharge space while improving the lighting start-up of the lamp.SOLUTION: An excimer lamp 10 includes an outer tube 20, a cladding tube 50' arranged coaxially in the outer tube 20 and covering a foil-shaped inner electrode 30, and an inner tube 60' covering the cladding tube 50'. An auxiliary discharge space S2 consisting of two relative discharge space areas S2A, S2B is formed between the cladding tube 50' and the inner tube 60'.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、エキシマランプに関し、特に、放電空間の構成に関する。 The present invention relates to an excimer lamp, and more particularly to the construction of a discharge space.

エキシマランプでは、二重管構造ランプが知られている(特許文献1参照)。そこでは、箔状の内側電極を被覆する誘電体を放電管内に配置し、放電管の外表面に設けられた外側電極と内側電極との間に電圧を印加する。これによって、誘電体と放電管との間に形成された放電空間から紫外線などのエキシマ光が放射される。 Among excimer lamps, a double-tube structure lamp is known (see Patent Document 1). There, a dielectric covering a foil-shaped inner electrode is placed inside the discharge tube, and a voltage is applied between an outer electrode and an inner electrode provided on the outer surface of the discharge tube. As a result, excimer light such as ultraviolet rays is emitted from the discharge space formed between the dielectric and the discharge tube.

また、高出力のエキシマランプを確実に点灯するため、放電開始電圧よりも低い電圧で放電する始動補助機能を備えたエキシマランプが知られている(特許文献2参照)。そこでは、二重管構造ランプの内側管内に、始動電圧の低いガスを封入した始動補助用の放電空間が、ランプ軸方向に沿って形成されている。始動補助用の放電空間から放射された紫外光が主放電空間のガスに照射することで、主放電空間での放電が生じる。 Also, an excimer lamp is known that has a start assist function that discharges at a voltage lower than the discharge start voltage in order to reliably light a high-output excimer lamp (see Patent Document 2). There, a discharge space for assisting starting filled with gas having a low starting voltage is formed in the inner tube of the double-tube structure lamp along the axial direction of the lamp. When the gas in the main discharge space is irradiated with the ultraviolet light emitted from the discharge space for starting assistance, discharge occurs in the main discharge space.

特開2012-38658号公報JP 2012-38658 A 特開2017-4702号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-4702

始動補助用の放電空間が内側管全体に渡って形成されると、主放電空間から紫外線が強度一様になってランプ外部へ照射される。しかしながら、エキシマランプを装備した紫外線照射装置、オゾン発生装置等では、主放電において局所的な放電状態を生じさせ、紫外線強度(照度)の抑制やオゾン発生濃度の抑制などが求められる場合もある。 When the discharge space for assisting start-up is formed over the entire inner tube, ultraviolet rays of uniform intensity are emitted from the main discharge space to the outside of the lamp. However, in an ultraviolet irradiation device, an ozone generator, or the like equipped with an excimer lamp, a local discharge state is generated in the main discharge, and it may be required to suppress the intensity of ultraviolet rays (illuminance) and the concentration of generated ozone.

したがって、ランプの点灯始動性を高めながら、主放電空間において所望する放電状態を生じさせることが可能なエキシマランプを提供することが求められる。 Therefore, it is required to provide an excimer lamp capable of generating a desired discharge state in the main discharge space while improving the lighting startability of the lamp.

本発明の一態様であるエキシマランプは、ランプ軸方向に沿って配設された箔状電極を覆う第1誘電体と、第1誘電体を覆う第2誘電体と、第2誘電体と溶着して主放電空間を形成する放電容器とを備える。そして、主放電空間のランプ軸方向範囲において、第1誘電体が、第1誘電体と第2誘電体との間に補助放電空間が形成されるように、第2誘電体と部分的に溶着している。 An excimer lamp, which is one aspect of the present invention, comprises: a first dielectric covering foil-shaped electrodes arranged along the axial direction of the lamp; a second dielectric covering the first dielectric; and a discharge vessel forming a main discharge space. The first dielectric is partially welded to the second dielectric so that an auxiliary discharge space is formed between the first dielectric and the second dielectric in the lamp axial direction range of the main discharge space. is doing.

第1誘電体は、少なくとも第1誘電体の長さ方向両端部において、第2誘電体と溶着することが可能であり、補助放電空間は、ランプ軸方向およびランプ周方向の少なくとも一方向に沿って電界強度が異なるように、第1誘電体の外表面と第2誘電体の内表面との間に形成することができる。 The first dielectric can be welded to the second dielectric at least at both longitudinal ends of the first dielectric, and the auxiliary discharge space extends along at least one of the lamp axial direction and the lamp circumferential direction. A dielectric field can be formed between the outer surface of the first dielectric and the inner surface of the second dielectric such that the electric field strength varies across the dielectric.

例えば、箔状電極が、箔状電極のランプ軸方向およびランプ周方向の少なくとも一方向に沿って、電界強度の低い領域で第1誘電体と第2誘電体とが溶着し、電界強度の高い領域で補助放電空間が形成することが可能である。この場合、補助放電空間が、箔状電極の縁部を覆う部分に応じた第1誘電体の外表面部分と第2誘電体の内表面との間に形成すればよい。 For example, the foil-shaped electrode is welded to the first dielectric and the second dielectric in a region of low electric field strength along at least one of the lamp axial direction and the lamp circumferential direction of the foil-shaped electrode, and the electric field strength is high. It is possible to form an auxiliary discharge space in the area. In this case, the auxiliary discharge space may be formed between the outer surface portion of the first dielectric and the inner surface of the second dielectric corresponding to the portion covering the edge of the foil electrode.

あるいは、第1誘電体が、箔状電極のランプ軸方向およびランプ周方向の少なくとも一方向に沿って、電界強度の高い領域で第2誘電体と溶着し、電界強度の低い領域で補助放電空間を形成することが可能である。この場合、補助放電空間は、箔状電極の側面を覆う部分に応じた第1誘電体の外表面と第2誘電体の内表面との間に形成可能である。 Alternatively, the first dielectric is welded to the second dielectric in a region of high electric field strength along at least one of the axial direction of the lamp and the circumferential direction of the foil electrode, and the auxiliary discharge space in a region of low electric field strength. It is possible to form In this case, the auxiliary discharge space can be formed between the outer surface of the first dielectric and the inner surface of the second dielectric according to the portion covering the side surface of the foil electrode.

第1誘電体および/または第2誘電体の先端部の先端位置が、放電容器の先端に設けられた小径部に入り込み、箔状電極のランプ軸に沿った先端位置が、小径部より後端側にあるように構成することが可能である。ここで、「小径部に入り込む」とは、先端部の先端位置が、容器軸方向に沿って小径部のランプ中央側端部よりも小径部底面側に位置することを示す。 The tip position of the tip portion of the first dielectric and/or the second dielectric enters the small diameter portion provided at the tip of the discharge vessel, and the tip position of the foil electrode along the lamp axis is the rear end of the small diameter portion. It can be configured to be on the side. Here, "entering the small diameter portion" means that the tip position of the tip portion is positioned closer to the bottom surface of the small diameter portion than the lamp central end portion of the small diameter portion along the container axis direction.

補助放電空間は、箔状電極の幅方向に沿った第1誘電体と第2誘電体との距離間隔が、中央部よりも縁部側の方が短くなるように、形成することができる。また、補助放電空間は、箔状電極の長さ方向に沿った第1誘電体と第2誘電体との距離間隔が、中央部よりも端部側の方が短くなるように、形成することができる。 The auxiliary discharge space can be formed such that the distance between the first dielectric and the second dielectric along the width direction of the foil electrode is shorter at the edge than at the center. Also, the auxiliary discharge space is formed so that the distance between the first dielectric and the second dielectric along the length direction of the foil electrode is shorter at the end than at the center. can be done.

本発明の一態様であるエキシマランプの点灯方法は、ランプ軸方向に沿って配設された内側電極を覆う第1誘電体と、第1誘電体を覆う第2誘電体とからなる内側管と、内側管の拡径部と溶着して主放電空間を形成した外側管とを備えたエキシマランプにおいて、主放電空間のランプ軸方向範囲において、第1誘電体の外表面と第2誘電体の内表面との間に補助放電空間を形成し、補助放電空間からランプ軸方向に向けて放射された光の一部を、内側管の主放電空間側の先端部および拡径部を通じて、主放電空間に照射する。 An excimer lamp lighting method, which is one aspect of the present invention, comprises an inner tube comprising a first dielectric covering an inner electrode arranged along the lamp axis direction and a second dielectric covering the first dielectric. , an excimer lamp comprising an outer tube welded to an enlarged diameter portion of an inner tube to form a main discharge space, wherein the outer surface of the first dielectric and the outer surface of the second dielectric are in the axial range of the main discharge space. An auxiliary discharge space is formed between the inner tube and the inner surface, and part of the light emitted from the auxiliary discharge space in the axial direction of the lamp is directed to the main discharge through the tip of the inner tube on the side of the main discharge space and the enlarged diameter portion. Irradiate space.

本発明の一態様であるエキシマランプの製造方法は、被覆管となるガラス管内に内側電極を挿入し、または、内側電極に被覆管となる誘電体を被覆する工程と、内側管となるガラス管内に被覆管を挿入する工程と、内側管内を、減圧状態にして封止する、または、内側管内に希ガスを大気圧以下で封入する工程と、被覆管と内側管との間に管軸方向に沿って補助放電空間が形成されるように、内側管を加熱、縮径し、内側管を被覆管と部分的に溶着させる工程とを含む。例えば、内側管の拡径部と一体的に外側管を加熱溶着することで、主放電空間を形成する。 A method for manufacturing an excimer lamp, which is one aspect of the present invention, includes steps of inserting an inner electrode into a glass tube serving as a cladding tube or coating the inner electrode with a dielectric material serving as a cladding tube; a step of inserting a cladding tube into the inner tube, sealing the inside of the inner tube in a decompressed state, or enclosing a rare gas in the inner tube at a pressure below the atmospheric pressure, and a tube axial direction between the cladding tube and the inner tube. heating and reducing the diameter of the inner tube to partially weld the inner tube with the cladding tube so that an auxiliary discharge space is formed along the . For example, the main discharge space is formed by heat-welding the outer tube integrally with the enlarged diameter portion of the inner tube.

本発明によれば、ランプの点灯始動性を高めながら、主放電空間において所望する放電状態を生じさせることが可能なエキシマランプを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an excimer lamp capable of generating a desired discharge state in the main discharge space while improving the lighting startability of the lamp.

第1の実施形態であるエキシマランプの側面側から見た概略的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an excimer lamp according to a first embodiment, viewed from the side; FIG. 第1の実施形態であるエキシマランプの軸方向側から見た概略的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the excimer lamp of the first embodiment viewed from the axial direction; 第2の実施形態であるエキシマランプの箔状電極の幅方向に沿った側面側から見た概略的断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the foil electrode of the excimer lamp according to the second embodiment, viewed from the side along the width direction; 第2の実施形態であるエキシマランプの箔状電極の厚さ方向に沿った側面側から見た概略的断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the foil electrode of the excimer lamp according to the second embodiment, viewed from the side along the thickness direction; 第2の実施形態であるエキシマランプの側面側から見た概略的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an excimer lamp according to a second embodiment, viewed from the side; 第3の実施形態であるエキシマランプの箔状電極の幅方向に沿った側面側から見た概略的断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the foil electrode of the excimer lamp according to the third embodiment, viewed from the side along the width direction; 第3の実施形態であるエキシマランプの箔状電極の厚さ方向に沿った側面側から見た概略的断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the foil electrode of the excimer lamp according to the third embodiment, viewed from the side along the thickness direction; 第3の実施形態であるエキシマランプの軸方向側から見た概略的断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an excimer lamp according to a third embodiment, viewed from the axial direction;

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention are described below with reference to the drawings.

図1は、第1の実施形態であるエキシマランプの側面側から見た概略的断面図である。図2は、第1の実施形態であるエキシマランプの軸方向側から見た概略的断面図である。図2は、図1のラインB-Bに沿った断面図に相当する。また、図1の断面図は、図2のランプ中心軸を通るラインに沿った断面図に相当する。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the excimer lamp according to the first embodiment, viewed from the side. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the excimer lamp of the first embodiment viewed from the axial direction side. FIG. 2 corresponds to a cross-sectional view along line BB in FIG. 1 corresponds to a cross-sectional view along a line passing through the central axis of the lamp in FIG.

エキシマランプ10は、石英ガラスなどの誘電材料から成る断面略円筒状の外側管20と、径方向(以下、ランプ径方向ともいう)Cに沿った幅を有する帯状に延びる箔状電極(以下、内側電極という)30を被覆する柱状(膜状)の第1誘電体(以下では、被覆管という)50とを同軸的に配置するとともに、被覆管50を被覆する筒状の第2誘電体(以下では、内側管という)60は、被覆管50と軸方向の一部で溶着し、ランプ軸Cに沿って延びている。 The excimer lamp 10 includes an outer tube 20 having a substantially cylindrical cross section made of a dielectric material such as quartz glass, and a foil electrode (hereinafter referred to as A columnar (film-like) first dielectric (hereinafter referred to as a cladding tube) 50 covering the inner electrode 30 is coaxially arranged, and a cylindrical second dielectric (hereinafter referred to as a cladding tube) covering the cladding tube 50 is provided. A cladding tube 60, hereinafter referred to as an inner tube, is partially welded to the cladding tube 50 in the axial direction and extends along the lamp axis C. As shown in FIG.

被覆管50と内側管60は、外側管20に対して同軸的に配置され、内側電極30はその幅方向と厚さ方向の中心位置をランプ軸Cに合わせるように、外側管20に対して同軸的に配置されている。内側電極30は、管軸Cに関して対称的な配置となっている。外側管20は、一方の端部20T2において内側管60の拡径部61と一体的に加熱溶着し、これによって放電空間(主放電空間)S1が形成されている。 The cladding tube 50 and the inner tube 60 are arranged coaxially with respect to the outer tube 20, and the inner electrode 30 is arranged coaxially with respect to the outer tube 20 so that its center position in the width direction and thickness direction is aligned with the lamp axis C. coaxially arranged. The inner electrode 30 is arranged symmetrically with respect to the tube axis C. As shown in FIG. One end portion 20T2 of the outer tube 20 is heat-welded integrally with the enlarged diameter portion 61 of the inner tube 60, thereby forming a discharge space (main discharge space) S1.

主放電空間S1には、キセノンガスなどの希ガスや希ガスとハロゲンガスとの混合ガスが、放電ガスとして封入されている。放電ガスの封入圧は、例えば5kPa~150kPaに定められている。 A rare gas such as xenon gas or a mixed gas of a rare gas and a halogen gas is filled in the main discharge space S1 as a discharge gas. The filling pressure of the discharge gas is set to, for example, 5 kPa to 150 kPa.

放電容器10Tは、主放電空間S1を囲む内径一定部分(以下、筒状部という)20T0の両端に、突起状部分(以下、小径部という)22、62を設けている。小径部62は、内側管60の後端側の一部が外側管20に覆われずにランプ後端に向けてランプ軸Cに沿って突出した部分であり、内部を給電線70とそれを被覆する被覆管50の小径部52が貫通している。なお、被覆管50が端部側に露出しないように、内側管60の小径部62により給電線70を被覆することも可能である。 The discharge vessel 10T has projecting portions (hereinafter referred to as small diameter portions) 22, 62 at both ends of a constant inner diameter portion (hereinafter referred to as cylindrical portion) 20T0 surrounding the main discharge space S1. The small-diameter portion 62 is a portion of the rear end side of the inner tube 60 that is not covered with the outer tube 20 and protrudes along the lamp axis C toward the rear end of the lamp. A small-diameter portion 52 of the cladding tube 50 to be covered penetrates. It is also possible to cover the power supply line 70 with the small diameter portion 62 of the inner tube 60 so that the covering tube 50 is not exposed on the end side.

小径部22は、ランプ製造の過程で形成され、ランプ先端側に向けてランプ軸Cに沿って放電容器10T(外側管20)から突出している。ここでは、外側管20の先端側を加熱変形して縮径し、外側管20よりも小径のチップ管を溶着させることで、放電容器10Tのランプ軸方向範囲の一部の区間 であって、外側電極40が配設されたランプ軸方向に沿った範囲(軸方向配設範囲)Lよりも径の小さい小径部22が一体的に成形されている。なお、ランプ製造に用いるチップ管を小径部とは別の位置に設けてもよい。 The small-diameter portion 22 is formed in the process of manufacturing the lamp, and protrudes from the discharge vessel 10T (outer tube 20) along the lamp axis C toward the tip of the lamp. Here, the distal end side of the outer tube 20 is deformed by heating to reduce its diameter, and a tip tube having a diameter smaller than that of the outer tube 20 is welded to form a partial section of the range of the discharge vessel 10T in the lamp axial direction, A small-diameter portion 22 having a smaller diameter than a range (axial arrangement range) L along the lamp axial direction in which the outer electrode 40 is arranged is integrally formed. Note that the tip tube used for manufacturing the lamp may be provided at a position different from the small diameter portion.

被覆管50の端部50T1は、小径部22に入り込み、被覆管50の端部50T1が小径部22と接触し、被覆管50を外側管20内で安定して同軸状に保持される。また、被覆管50の端部50T1では、外面が先細くなる凸状の曲面が形成される一方、小径部22の内面は先細くなる凹状曲面を形成している。これによって、それぞれの加熱成形による寸法誤差に対しても破損しないように、放電容器10Tに対し被覆管50が安定して同軸的に保持される。 The end portion 50T1 of the cladding tube 50 enters the small diameter portion 22, the end portion 50T1 of the cladding tube 50 contacts the small diameter portion 22, and the cladding tube 50 is stably and coaxially held within the outer tube 20. Further, at the end portion 50T1 of the cladding tube 50, the outer surface is formed with a tapered convex curved surface, while the inner surface of the small-diameter portion 22 is formed with a tapered concave curved surface. As a result, the cladding tube 50 is stably and coaxially held with respect to the discharge vessel 10T so as not to be damaged due to dimensional errors due to heat molding.

なお、被覆管50の端部50T1を先端側から覆うようにした有底筒状の内側管60の先端側の端部60T1が、小径部22に入り込む構成にすることも可能である。このような嵌合状態を形成する一方、内側電極30の先端部30T1のランプ軸Cに沿った位置は、小径部22の内部空間にまで入り込むことなく、小径部22よりも後端(放電容器中央)側にすればよい。 It is also possible to adopt a configuration in which the tip end portion 60T1 of the bottomed cylindrical inner tube 60 that covers the end portion 50T1 of the cladding tube 50 from the tip side enters the small diameter portion 22 . While forming such a fitted state, the position of the tip portion 30T1 of the inner electrode 30 along the lamp axis C does not enter the internal space of the small diameter portion 22, and the rear end (discharge vessel) of the small diameter portion 22 center) side.

外側管20の外表面20Sには、電極(以下、外側電極という)40が配設されている。外側電極40は、ここでは、導電性の金属からなる線状の電極部を外側管20の表面に沿って巻き付けて配設した構成であり、管軸Cに沿って螺旋状に所定間隔で離間して巻かれて配置されている。 An electrode (hereinafter referred to as an outer electrode) 40 is arranged on the outer surface 20S of the outer tube 20 . The outer electrode 40 here has a configuration in which a linear electrode portion made of a conductive metal is wound along the surface of the outer tube 20, and is spirally arranged along the tube axis C at predetermined intervals. It is rolled up and placed.

外側電極40の軸方向配設範囲Lは、外側管20の先細くなる両端部20T1、20T2間の内径一定部分である筒状部20T0に定められている。内側電極30の軸方向長さは、ここでは外側電極40の軸方向配設範囲Lに対応している。内側電極30の端部に接続される給電線70は、外部に設置された電源部(図示せず)と接続し、電力が給電線70を介してエキシマランプ10に供給される。 The axial arrangement range L of the outer electrode 40 is defined in the tubular portion 20T0, which is a constant inner diameter portion between the tapered end portions 20T1 and 20T2 of the outer tube 20. As shown in FIG. The axial length of the inner electrode 30 here corresponds to the axial arrangement range L of the outer electrode 40 . A power supply line 70 connected to the end of the inner electrode 30 is connected to a power supply (not shown) installed outside, and power is supplied to the excimer lamp 10 via the power supply line 70 .

高周波(例えば、数kHz~数十MHzの範囲)高電圧(例えば、数kV~十数kVの範囲)が内側電極、外側電極に印加されることにより、エキシマ光が放電空間S1から放射される。ここでは紫外線(例えば、波長172nm)が放電容器外へ放射される。したがって、エキシマランプ10は、オゾン発生による除菌、消臭などを行うオゾン発生装置へ適用することが可能であり、また、対象物に紫外線を直接照射する紫外線照射装置にも適用することができる。 Excimer light is emitted from the discharge space S1 by applying high frequency (for example, several kHz to several tens of MHz) and high voltage (for example, several kV to ten and several kV) to the inner electrode and the outer electrode. . Here, ultraviolet light (eg, wavelength 172 nm) is radiated out of the discharge vessel. Therefore, the excimer lamp 10 can be applied to an ozone generator that performs sterilization and deodorization by generating ozone, and can also be applied to an ultraviolet irradiation apparatus that directly irradiates an object with ultraviolet rays. .

被覆管50と内側管60との間には、点灯始動補助用の放電空間(以下、補助放電空間という)S2が形成されている。図1、2に示すように、内側電極30は、ランプ軸C方向全体、かつ内側電極30周回り全体に渡って内側管60と封着(密着)している。また、被覆管50は、その断面形状が略楕円状である一方、内側管60の断面形状は略円状である。内側管60と外側管20との間に環状の主放電空間S1が形成されるとともに、補助放電空間S2が、内側管60の外表面と内側管60の内表面との間に形成されている。 Between the cladding tube 50 and the inner tube 60, a discharge space (hereinafter referred to as an auxiliary discharge space) S2 for assisting lighting start-up is formed. As shown in FIGS. 1 and 2, the inner electrode 30 is sealed (closely attached) to the inner tube 60 over the entire lamp axis C direction and the entire circumference of the inner electrode 30 . The cladding tube 50 has a substantially elliptical cross-sectional shape, while the inner tube 60 has a substantially circular cross-sectional shape. An annular main discharge space S1 is formed between the inner tube 60 and the outer tube 20, and an auxiliary discharge space S2 is formed between the outer surface of the inner tube 60 and the inner surface of the inner tube 60. .

ここでの補助放電空間S2のランプ軸方向に沿った補助放電空間範囲(補助放電範囲)Mは、外側電極40の軸方向配設範囲Lより若干短い。そのため、内側電極30の両端部30T1、30T2付近では、被覆管50の外周面と内側管60の内周面とが周方向全体で封着されている。それに対して、内側電極30のランプ軸方向中央を含む中間部分では、内側管60の外周面全体が露出して、それを囲むように、補助放電空間S2が形成されている。また、他の範囲と比較して補助放電空間範囲Mでは、内側管60の外径が大きく、内側管60の外表面と外側管20の内表面との距離間隔が小さい。 The auxiliary discharge space range (auxiliary discharge range) M of the auxiliary discharge space S2 along the lamp axial direction is slightly shorter than the axial arrangement range L of the outer electrode 40 . Therefore, near both ends 30T1 and 30T2 of the inner electrode 30, the outer peripheral surface of the cladding tube 50 and the inner peripheral surface of the inner tube 60 are sealed in the entire circumferential direction. On the other hand, in an intermediate portion including the center of the inner electrode 30 in the axial direction of the lamp, the entire outer peripheral surface of the inner tube 60 is exposed, and an auxiliary discharge space S2 is formed so as to surround it. Also, in the auxiliary discharge space range M, the outer diameter of the inner tube 60 is larger than in the other ranges, and the distance between the outer surface of the inner tube 60 and the inner surface of the outer tube 20 is small.

内側管60が補助放電空間S2に露出した内表面の両端部(補助放電空間範囲Mの両端部)ST1、ST2では、被覆管50と内側管60との距離間隔が徐々に短くなり、放電空間領域が内側管60の両端50T1、50T2側に向けて、空間領域が狭まっていく。そして、内側管60の内表面と被覆管50の外表面との距離間隔が徐々に小さくなりながら、内側管60が被覆管50と溶着している。内側管60の外径も同様に徐々に小さくなり、外表面は滑らかな曲面を形成している。 At both ends of the inner surface of the inner tube 60 exposed to the auxiliary discharge space S2 (both ends of the auxiliary discharge space range M) ST1 and ST2, the distance between the cladding tube 50 and the inner tube 60 gradually decreases, and the discharge space The space area narrows toward both ends 50T1 and 50T2 of the inner tube 60 . The inner tube 60 is welded to the cladding tube 50 while the distance between the inner surface of the inner tube 60 and the outer surface of the cladding tube 50 gradually decreases. The outer diameter of the inner tube 60 also gradually decreases, and the outer surface forms a smooth curved surface.

図1に示すように、補助放電空間S2の空間形状は、ランプ(補助放電空間範囲M)中央部ほど径方向断面領域が広く、放電容器10Tの両端の小径部22、52側に近づくほど空間領域が狭まっている。したがって、補助放電空間S2のランプ軸Cに沿った中央部分における内側管60の外周面と内側管60の内周面とのランプ径方向に沿った距離間隔L1は、内側管60が補助放電空間S2に露出した内表面の両端部ST1、ST2における距離間隔L2よりも長い。 As shown in FIG. 1, the spatial shape of the auxiliary discharge space S2 is such that the radial cross-sectional area increases toward the center of the lamp (auxiliary discharge space range M), and increases toward the small-diameter portions 22 and 52 at both ends of the discharge vessel 10T. area is narrow. Therefore, the distance L1 along the lamp radial direction between the outer peripheral surface of the inner tube 60 and the inner peripheral surface of the inner tube 60 in the central portion of the auxiliary discharge space S2 along the lamp axis C is It is longer than the distance L2 at both ends ST1 and ST2 of the inner surface exposed to S2.

また、箔状の内側電極30の両縁部30T3、30T4は、ナイフエッジ形状であり、内側電極30は幅方向の中心から縁(端部)に向けて先鋭化し、その厚さは幅方向の中心部の厚さに比べて薄くなり、両縁部30T3、30T4は尖っている。この箔状の内側電極30を被覆する内側管の径方向断面は、箔状の内側電極30厚さ方向に短く(短軸方向)、幅方向に沿って長軸方向が定まる。 Both edge portions 30T3 and 30T4 of the foil-shaped inner electrode 30 are knife-edge shaped, and the inner electrode 30 is sharpened from the center in the width direction toward the edges (end portions), and its thickness is It is thinner than the thickness of the central portion, and both edge portions 30T3 and 30T4 are sharp. The radial cross section of the inner tube covering the foil-shaped inner electrode 30 is short in the thickness direction of the foil-shaped inner electrode 30 (minor axis direction), and the major axis direction is defined along the width direction.

そのため、図3に示すように、補助放電空間S2は、内側電極30の幅方向(ランプ径方向)の中央部ほど径方向断面領域が広くなっている。したがって、そのランプ径方向に沿った内側管60の内表面と内側管60の外表面との離間距離の長さは、内側電極30の両縁部30T3、30T4付近における幅方向に沿った離間距離の長さT2(図1のL1に相当する)よりも、中心部(ランプ中心軸)付近における厚さ方向に沿った離間距離の長さT1の方が長く、内側電極30の両縁部30T3、30T4に向けて狭まっている。 Therefore, as shown in FIG. 3, the auxiliary discharge space S2 has a wider cross-sectional area in the radial direction toward the center in the width direction of the inner electrode 30 (radial direction of the lamp). Therefore, the length of the distance between the inner surface of the inner tube 60 and the outer surface of the inner tube 60 along the lamp radial direction is the distance along the width direction near both edges 30T3 and 30T4 of the inner electrode 30. The distance T1 along the thickness direction near the center (lamp center axis) is longer than the length T2 (corresponding to L1 in FIG. 1). , 30T4.

補助放電空間S2は、箔状の内側電極30の表面に沿った長さ方向(ランプ軸方向)の端部30T1、30T2および幅方向(ランプ径方向)の縁部30T3、30T4のいずれに対しても、放電空間領域が徐々に小さくなって先細くなる。 The auxiliary discharge space S2 is formed along the surface of the foil-shaped inner electrode 30 with respect to any of the ends 30T1 and 30T2 in the length direction (lamp axial direction) and the edge portions 30T3 and 30T4 in the width direction (lamp radial direction). Also, the discharge space area gradually becomes smaller and tapered.

このように、被覆管50、内側管60を外側管20に対して同軸的に配置しながら、主放電空間S1と補助放電空間S2とを形成した3重構造の放電容器10Tを備えたエキシマランプ10を構成することにより、従来の2重管構造のエキシマランプの外形を大きく変更することなく補助放電空間S2を形成することができる。また、膜状の被覆管とすることで、従来の2重管構造のエキシマランプの外形と同等とすることができる。 Thus, the excimer lamp is provided with a three-layer structure discharge vessel 10T in which the main discharge space S1 and the auxiliary discharge space S2 are formed while the cladding tube 50 and the inner tube 60 are arranged coaxially with respect to the outer tube 20. By configuring 10, the auxiliary discharge space S2 can be formed without greatly changing the external shape of the conventional excimer lamp having a double tube structure. In addition, by using a film-like cladding tube, it is possible to make the outer shape equivalent to that of a conventional excimer lamp having a double-tube structure.

上述したように、内側電極30の縁部30T3、30T4は、ナイフエッジ形状であることにより、その付近で電界集中が生じる。一方、被覆管50が断面楕円形状であるため、補助放電空間S2では、放電時において電界強度が周方向に相違し、内側電極30の両縁部30T3、30T4の付近に電界強度が高い空間領域を形成する。 As described above, the edge portions 30T3 and 30T4 of the inner electrode 30 have a knife-edge shape, and electric field concentration occurs in the vicinity thereof. On the other hand, since the cladding tube 50 has an elliptical cross section, in the auxiliary discharge space S2, the electric field intensity differs in the circumferential direction during discharge, and the space regions where the electric field intensity is high are located near both edges 30T3 and 30T4 of the inner electrode 30. to form

しかしながら、それぞれが被覆管50に埋設して、補助放電空間S2には露出していないため、内側電極30の放電による消耗を抑制することができる。また、内側管60に対する内側電極30の位置、すなわち径方向断面長さ方向を製造工程において調整することが可能である。なお、被覆管50の断面形状を円状にすることも可能であり、内側管60の断面形状を楕円状にすることも可能である。 However, since they are embedded in the cladding tube 50 and are not exposed in the auxiliary discharge space S2, wear of the inner electrode 30 due to discharge can be suppressed. In addition, it is possible to adjust the position of the inner electrode 30 relative to the inner tube 60, that is, the radial cross-sectional length direction during the manufacturing process. The cross-sectional shape of the cladding tube 50 can be circular, and the cross-sectional shape of the inner tube 60 can be elliptical.

補助放電空間S2は、大気圧より低い減圧状態であるか、あるいは、点灯始動時の電圧を低くする希ガス(大気圧以下)が補助放電空間S2に封入されている。内側電極30と外側電極40との間に高周波高電圧を印加すると、補助放電空間S2が減圧状態にあるため、主放電空間S1よりも低い点灯始動電圧によって、放電が補助放電空間S2において先に生じる。そして、補助放電空間S2からランプ径方向に向けて放射された光(ここでは紫外線)の一部が、内側管60を通じて主放電空間S1に照射される。 The auxiliary discharge space S2 is in a pressure-reduced state lower than the atmospheric pressure, or is filled with a rare gas (below the atmospheric pressure) that lowers the voltage at the start of lighting. When a high-frequency high voltage is applied between the inner electrode 30 and the outer electrode 40, since the auxiliary discharge space S2 is in a decompressed state, the discharge starts in the auxiliary discharge space S2 first due to the lighting starting voltage lower than that in the main discharge space S1. occur. Part of the light (ultraviolet light in this case) emitted from the auxiliary discharge space S2 in the radial direction of the lamp is applied through the inner tube 60 to the main discharge space S1.

また、補助放電空間S2からランプ軸方向に向けて放射された光の一部は、被覆管50や内側管60の管壁内(管壁の境界面)での反射を繰り返すことによるファイバー効果(通信回路に用いる光ファイバーと同様の原理による効果)により端部50T1、50T2、60T1、60T2に向けて伝達される。 Part of the light emitted from the auxiliary discharge space S2 in the axial direction of the lamp is repeatedly reflected within the tube walls (boundary surfaces of the tube walls) of the cladding tube 50 and the inner tube 60, resulting in a fiber effect ( It is transmitted toward the ends 50T1, 50T2, 60T1 and 60T2 by the same principle as the optical fiber used in the communication circuit).

ここで、被覆管50の端部50T1(内側管60の端部60T1)の一部は小径部22に入り込んで接触し、内側管60の端部60T2(被覆管50の端部50T2)側には拡径部61を設けている。そのため、ファイバー効果により導かれた紫外線が内側管60の端部60T1(被覆管50の端部50T1)と拡径部61を通じて、外側管20の両端部20T1、20T2側から主放電空間S1に照射される。これにより、主放電空間S1において放電が生じる。 Here, part of the end portion 50T1 of the cladding tube 50 (the end portion 60T1 of the inner tube 60) enters the small-diameter portion 22 and comes into contact with the end portion 60T2 of the inner tube 60 (the end portion 50T2 of the cladding tube 50). is provided with an enlarged diameter portion 61 . Therefore, the ultraviolet rays guided by the fiber effect are irradiated into the main discharge space S1 from the both ends 20T1 and 20T2 of the outer tube 20 through the end 60T1 of the inner tube 60 (the end 50T1 of the cladding tube 50) and the enlarged diameter portion 61. be done. This causes a discharge in the main discharge space S1.

このように内側管60内に部分的に形成された補助放電空間S2は、点灯始動性を高める。その一方、補助放電空間S2は、放射光が主放電空間に届く程度の微小な放電を発生させる程度の微小空間領域で形成すればよいため、内側管60内部の大部分を占有するスペースを確保しておらず、部分的な放電空間領域として形成されている。そのため、ランプ点灯の間、内側電極30と外側電極40との間の印加電圧は抑えられ、必要な電力が抑制されることによってランプ耐久性、ランプ寿命を高めることができる。 The auxiliary discharge space S2 partially formed in the inner tube 60 in this manner enhances the lighting startability. On the other hand, since the auxiliary discharge space S2 may be formed in a minute space area that generates a minute discharge enough for the radiated light to reach the main discharge space, a space that occupies most of the interior of the inner tube 60 is secured. It is formed as a partial discharge space area. Therefore, the voltage applied between the inner electrode 30 and the outer electrode 40 is suppressed while the lamp is lit, and the required electric power is suppressed, thereby increasing the lamp durability and lamp life.

また、放電容器の外周面に沿った照度分布(配光分布)は、放電容器の形状や、その内部で発生させた放電の位置によって異なる。さらに、放電状態は、電極(陽極と陰極)の位置関係や、被覆管や内側管や補助放電空間の形状によって定まる電界強度分布に影響を受ける。しかし、上述したエキシマランプ10は、従来の2重管構造のエキシマランプの外形や放電状態を変更することがないので、紫外線照射装置やオゾン発生装置において、放電維持電圧や照度分布などのランプ特性や、それに適した電源特性に影響を与えることなく、点灯始動性を高めることができる。 Also, the illuminance distribution (light distribution) along the outer peripheral surface of the discharge vessel varies depending on the shape of the discharge vessel and the position of the discharge generated inside. Furthermore, the discharge state is affected by the electric field intensity distribution determined by the positional relationship of the electrodes (anode and cathode) and the shapes of the cladding tube, inner tube, and auxiliary discharge space. However, since the above-described excimer lamp 10 does not change the external shape and discharge state of the conventional double-tube structure excimer lamp, the lamp characteristics such as the discharge sustaining voltage and the illuminance distribution in the ultraviolet irradiation device and the ozone generator are not changed. Also, the lighting startability can be improved without affecting the power supply characteristics suitable for it.

点灯始動性は、エキシマランプに電圧を印加して、放電容器内の放電から所望な放射スペクトルが得られる安定点灯状態に至る確実さ(確率[%])により把握することができる。エキシマランプは、低温状態や暗黒状態や長時間の休止状態後でも、点灯始動性の確実性(100%の信頼性)が必要とされるが、本実施形態においては、大型の点灯用電源や点灯始動補助用光源を用いることなく、確実に安定点灯状態に至らせることができる、すなわち実質的に100%の点灯始動の確実性をもたせることができる。 The lighting startability can be grasped by the certainty (probability [%]) that a voltage is applied to the excimer lamp and the discharge in the discharge vessel reaches a stable lighting state in which a desired radiation spectrum is obtained. Excimer lamps require certainty (100% reliability) of lighting startability even after a low temperature state, a dark state, or after a long period of rest. A stable lighting state can be reliably achieved without using a lighting start assisting light source, that is, substantially 100% certainty of lighting start can be provided.

上記構成によれば、放電空間S1全体に向けて紫外線を放射することが可能であり、放電空間S1において安定した主放電を実現させることができる。一方、補助放電空間S2は、電界強度がランプ軸Cに沿って略一様となるように、内側電極30の軸方向配設範囲の一部の区間に定められている。そのため、放電容器10Tからランプ外へ照射される紫外線光は、ランプ軸方向Cに関して一様な照度分布とすることができる。 According to the above configuration, ultraviolet rays can be emitted toward the entire discharge space S1, and stable main discharge can be realized in the discharge space S1. On the other hand, the auxiliary discharge space S2 is defined in a partial section of the axial arrangement range of the inner electrode 30 so that the electric field intensity is substantially uniform along the lamp axis C. As shown in FIG. Therefore, the ultraviolet light emitted from the discharge vessel 10T to the outside of the lamp can have a uniform illuminance distribution in the axial direction C of the lamp.

また、補助放電空間S2の空間領域の変化が漸近的、すなわち内側管60の内面形状の変化が滑らかとなり、曲面部分(例えば、内側管60が補助放電空間S2に露出した内表面の両端部ST1、ST2)への応力集中に起因するランプ強度などの安定性が向上する。そのため、放電空間S1の主放電によって発生する高エネルギーの紫外線により、内側管60が劣化(脆化)したときでも、補助放電空間S2を覆う部分を起点とした放電容器10Tの破損を抑止することができる。 In addition, the change in the spatial region of the auxiliary discharge space S2 is asymptotic, that is, the change in the shape of the inner surface of the inner tube 60 becomes smooth, and the curved surface portion (for example, the inner surface end portions ST1 where the inner tube 60 is exposed to the auxiliary discharge space S2 , ST2), the stability of the lamp intensity, etc. due to stress concentration is improved. Therefore, even when the inner tube 60 is degraded (embrittled) by high-energy ultraviolet rays generated by the main discharge in the discharge space S1, damage to the discharge vessel 10T starting from the portion covering the auxiliary discharge space S2 can be suppressed. can be done.

第1の実施形態のエキシマランプ10は、例えば、以下のように製造することができる。 The excimer lamp 10 of the first embodiment can be manufactured, for example, as follows.

まず、箔状の内側電極の被覆材となる断面円筒状のガラス管(内側管)を形成する。内側管を成形後、内側電極に給電線を抵抗溶接などによって接続し、有底筒状の内側管内に内側電極を挿入する。内側電極を挿入後、管内を減圧状態(真空)にして、封止する。 First, a glass tube (inner tube) having a cylindrical cross section is formed as a covering material for the foil-shaped inner electrode. After forming the inner tube, a power supply line is connected to the inner electrode by resistance welding or the like, and the inner electrode is inserted into the bottomed cylindrical inner tube. After inserting the inner electrode, the tube is decompressed (vacuum) and sealed.

内側管を回転させながら加熱し、ガラス管が軟化して収縮(縮径)するように変形させる。このとき、内側電極が周方向全体および軸方向全体に渡ってガラス管と密着させる。また、断面楕円形状となるように縮径する。なお、被覆管として少なくとも補助放電空間範囲Mの内側電極の表面に誘電体をコーティングしてもよい。 The inner tube is heated while being rotated, and deformed so that the glass tube softens and shrinks (diameter reduction). At this time, the inner electrode is brought into close contact with the glass tube over the entire circumferential direction and the entire axial direction. Also, the diameter is reduced so as to have an elliptical cross section. At least the surface of the inner electrode in the auxiliary discharge space range M may be coated with a dielectric as a cladding tube.

その後、補助放電空間に形成された放電から放射される光に対する透過性を有する誘電材料から、内側電極を被覆する被覆管を成形し、さらに、被覆管を被覆するガラス管(内側管)を成形する。被覆管、内側管を成形後、内側管内に被覆管を挿入し、加熱して縮径させる。 Thereafter, a cladding tube covering the inner electrode is formed from a dielectric material having transparency to light emitted from the discharge formed in the auxiliary discharge space, and a glass tube (inner tube) covering the cladding tube is formed. do. After molding the cladding tube and the inner tube, the cladding tube is inserted into the inner tube and heated to reduce the diameter.

このとき、補助放電空間を形成するように、内側管をランプ軸方向に沿って部分的に溶着させる加熱を行う。また、補助放電空間の形成とともに、内側管の一端に対して鍔状(いわゆるそろばん珠形状)の封止部を形成する。なお、内側管を回転させず、内側内周面と箔電極の縁部だけを加熱して密着させるようにしてもよい。 At this time, heating is performed to partially weld the inner tube along the axial direction of the lamp so as to form an auxiliary discharge space. Along with the formation of the auxiliary discharge space, a brim-shaped (so-called abacus bead-shaped) sealing portion is formed at one end of the inner tube. Alternatively, the inner tube may not be rotated, and only the inner peripheral surface of the inner tube and the edge of the foil electrode may be heated to bring them into close contact with each other.

外側管に関しては、主放電空間に形成された放電から放射される紫外線の波長における透過性を有する石英管の一端を縮径するとともに開口した導入管(チップ管)を設ける一方、内側管との封止部を開口させた外側管を形成する。そして、内側管を外側管に挿入して同軸配置させ、封止部において加熱溶着させ、放電管を形成する。その後、導入管を通じて真空引きして不純物を除去し、発光管内に放電ガスを封入して導入管を加熱溶融により気密封止する。そして、外側電極を外側管外表面に配設する。 As for the outer tube, an introduction tube (tip tube) is provided, which is made by reducing the diameter of one end of a quartz tube that is transparent to the wavelength of ultraviolet rays emitted from the discharge formed in the main discharge space and is open. An outer tube is formed with an open seal. Then, the inner tube is inserted into the outer tube so that they are coaxially arranged, and they are heat-welded at the sealing portion to form the discharge tube. After that, the introduction tube is evacuated to remove impurities, the arc tube is filled with discharge gas, and the introduction tube is hermetically sealed by heating and melting. An outer electrode is then disposed on the outer surface of the outer tube.

次に、図3~5を用いて、第2の実施形態であるエキシマランプについて説明する。第2の実施形態では、被覆管と内側管とが周方向に沿って箔状電極の側面を覆うように部分的に溶着することで、箔状電極の縁部と対向する範囲に補助放電空間を形成し、補助放電空間がランプ軸方向に沿って被覆管と内側管との間に形成される。 Next, an excimer lamp of a second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. In the second embodiment, the cladding tube and the inner tube are partially welded along the circumferential direction so as to cover the side surface of the foil electrode, thereby forming an auxiliary discharge space in a range facing the edge of the foil electrode. and an auxiliary discharge space is formed between the cladding tube and the inner tube along the lamp axial direction.

図3は、第2の実施形態であるエキシマランプの箔状電極の幅方向に沿った側面側から見た概略的断面図である。図4は、第2の実施形態であるエキシマランプの箔状電極の幅方向に沿った側面側から見た概略的断面図である。図5は、図4のラインB-Bに沿った断面図に相当する。また、図5の断面図は、図4のランプ中心軸を通るラインに沿った断面図に相当する。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the foil electrode of the excimer lamp according to the second embodiment, viewed from the side along the width direction. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the foil electrode of the excimer lamp according to the second embodiment, viewed from the side along the width direction. FIG. 5 corresponds to a cross-sectional view along line BB in FIG. 5 corresponds to a cross-sectional view taken along a line passing through the central axis of the lamp in FIG.

図5に示すように、被覆管50’は、箔状の内側電極30と封着した後のランプ径方向断面が円状に形成されている。一方、内側管60’は、被覆管50’と溶着した後のランプ径方向断面が楕円状に形成されている。ランプ径方向断面において、内側管60’の短軸方向(内側電極30の厚さ方向)に沿った内面部分60’K2は、内側電極30の側面30S1、30S2側を覆う被覆管50’の外面部分と溶着する。 As shown in FIG. 5, the cladding tube 50' has a circular cross section in the lamp radial direction after being sealed with the foil-shaped inner electrode 30. As shown in FIG. On the other hand, the inner tube 60' has an elliptical cross section in the lamp radial direction after being welded to the cladding tube 50'. In the lamp radial cross section, the inner surface portion 60′K2 along the minor axis direction (the thickness direction of the inner electrode 30) of the inner tube 60′ is the outer surface of the cladding tube 50′ that covers the side surfaces 30S1 and 30S2 of the inner electrode 30. Weld with parts.

その結果、内側管60’の長軸方向(内側電極30の幅方向)に沿った内面部分60’K1と、内側電極30の縁部30T3、30T4を覆う被覆管50’の外面部分との間に、2つの空間に遮断された放電空間領域S2A、S2Bから構成される補助放電空間S2が形成されている。 As a result, between the inner surface portion 60′K1 along the longitudinal direction of the inner tube 60′ (the width direction of the inner electrode 30) and the outer surface portion of the cladding tube 50′ covering the edges 30T3 and 30T4 of the inner electrode 30 , there is formed an auxiliary discharge space S2 composed of discharge space regions S2A and S2B separated by two spaces.

内側管60’内において、2つの放電空間領域S2A、S2Bは、被覆管50’によって空間的に遮断されている。また、第2の実施形態では、第1の実施形態と異なり、内側管60’の断面形状を楕円状にする一方、被覆管50’の断面形状を円状に形成している。 Within the inner tube 60', the two discharge space regions S2A, S2B are spatially separated by the cladding tube 50'. Further, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the cross-sectional shape of the inner tube 60' is elliptical, while the cross-sectional shape of the cladding tube 50' is circular.

放電空間領域S2A、S2Bは、内側電極30の幅方向で相対する位置関係にあり、また、径方向断面に関して対称的である。補助放電空間S2の軸方向区間(補助放電区間)Mは、ランプ軸Cに沿って外側電極40の軸方向配設区間Lより若干短い長さを有する。そのため、内側電極30の両端部30T1、30T2付近では、被覆管50’の外周面と内側管60’の内周面とが周方向全体で封着されている。また、他の範囲と比較して補助放電空間範囲Mでは、内側管60’の外径が大きく、内側管60’の外表面と外側管20の内表面との距離間隔が小さい。 The discharge space regions S2A and S2B are opposed to each other in the width direction of the inner electrode 30 and are symmetrical with respect to the cross section in the radial direction. The axial section (auxiliary discharge section) M of the auxiliary discharge space S2 has a length along the lamp axis C slightly shorter than the axially disposed section L of the outer electrode 40 . Therefore, near both ends 30T1 and 30T2 of the inner electrode 30, the outer peripheral surface of the cladding tube 50' and the inner peripheral surface of the inner tube 60' are sealed in the entire circumferential direction. In addition, in the auxiliary discharge space range M, the outer diameter of the inner tube 60' is larger than in the other ranges, and the distance between the outer surface of the inner tube 60' and the inner surface of the outer tube 20 is small.

それに対し、内側電極30の両端部30T1、30T2の間であって、内側電極30のランプ軸方向中央を含む中間部分では、内側電極30の両側面30S1、30S2を覆う部分のみ被覆管50’と内側管60’とが、周方向に沿った一部で溶着している。これによって、内側電極30の両縁部30T3、30T4の向く方向の空間部分に、補助放電空間S2(S2A、S2B)が形成されている。 On the other hand, in an intermediate portion between both ends 30T1 and 30T2 of the inner electrode 30 and including the center of the inner electrode 30 in the axial direction of the lamp, only the portion covering both side surfaces 30S1 and 30S2 of the inner electrode 30 is covered with the cladding tube 50'. The inner tube 60' is partially welded along the circumferential direction. As a result, an auxiliary discharge space S2 (S2A, S2B) is formed in the space portion in the direction in which both edges 30T3, 30T4 of the inner electrode 30 face.

補助放電空間S2の両端部の放電空間領域SAT1、SAT2、SBT1、SBT2では、第1の実施形態と同様、被覆管50’と内側管60’との距離間隔が徐々に短くなり、放電空間領域が被覆管50’の両端50T1、50T2側に向けて空間領域が狭まっている。そして、内側管60’の内表面と被覆管50’の外表面との距離間隔が徐々に小さくなりながら、内側管60’が被覆管50’と封着している。内側管60’の外径も同様に徐々に小さくなり、外表面は滑らかな曲面を形成している。 In the discharge space regions SAT1, SAT2, SBT1, and SBT2 at both ends of the auxiliary discharge space S2, the distance between the cladding tube 50' and the inner tube 60' is gradually shortened as in the first embodiment. is narrowed toward both ends 50T1 and 50T2 of the cladding tube 50'. The inner tube 60' is sealed to the cladding tube 50' while the distance between the inner surface of the inner tube 60' and the outer surface of the cladding tube 50' is gradually reduced. The outer diameter of the inner tube 60' also gradually decreases, and the outer surface forms a smooth curved surface.

図4に示すように、補助放電空間S2の空間形状は、ランプ(補助放電空間範囲M)中央部ほど径方向断面領域が広く、補助放電空間S2の両端部の放電空間領域SAT1、SAT2、SBT1、SBT2に近づくほど空間領域が狭まっている。したがって、補助放電空間S2のランプ軸Cに沿った中央部分における被覆管50’の外周面と内側管60’の内周面とのランプ径方向に沿った距離間隔L1は、補助放電空間S2の両端部の放電空間領域SAT1(SBT1)、SAT2(SBT2)における距離間隔L2よりも長い。 As shown in FIG. 4, the spatial shape of the auxiliary discharge space S2 is such that the radial cross-sectional area becomes wider toward the center of the lamp (auxiliary discharge space range M), and the discharge space areas SAT1, SAT2, SBT1 at both ends of the auxiliary discharge space S2. , SBT2, the spatial region narrows. Therefore, the distance L1 along the radial direction of the lamp between the outer peripheral surface of the cladding tube 50' and the inner peripheral surface of the inner tube 60' in the central portion of the auxiliary discharge space S2 along the lamp axis C is It is longer than the distance L2 between the discharge space regions SAT1 (SBT1) and SAT2 (SBT2) at both ends.

そのため、放電空間領域S2A、S2Bのランプ径方向断面形状において、ランプ径方向に沿った内側管60’の内表面と被覆管50’の外表面との離間距離の長さは、内側電極30の幅方向(縁部30T3、30T4)に沿った離間距離の長さT2よりも、内側電極30の厚さ方向(側面30S1、30S2)側における離間距離の長さT1の方が短く、ランプ周方向に沿って先細くなっている。 Therefore, in the lamp radial cross-sectional shape of the discharge space regions S2A and S2B, the distance between the inner surface of the inner tube 60′ and the outer surface of the cladding tube 50′ along the lamp radial direction is the length of the inner electrode 30. The length T1 of the separation distance in the thickness direction (side surfaces 30S1, 30S2) of the inner electrode 30 is shorter than the length T2 of the separation distance along the width direction (edges 30T3, 30T4). tapered along the

補助放電空間S2(放電空間領域S2A、S2B)が、ランプ径方向およびランプ周方向両方に対し、放電空間領域が徐々に小さくなって先細くなる構成により、内側電極30と外側電極40との間に高周波高電圧を印加すると、減圧状態とした補助放電空間S2において、内側電極30の幅方向(両縁部30T3、30T4付近)側に電界強度が高い空間領域を形成される。その結果、主放電空間S1よりも低い点灯始動電圧で補助放電空間S2において先に放電を生じ、主放電空間S1の電界強度が高い空間領域において放電が生じて、安定(定格)点灯に移行しやすくなる。 The auxiliary discharge space S2 (discharge space regions S2A and S2B) is formed between the inner electrode 30 and the outer electrode 40 by a configuration in which the discharge space region is gradually reduced and tapered in both the lamp radial direction and the lamp circumferential direction. When a high frequency high voltage is applied to , a space region with a high electric field strength is formed in the width direction of the inner electrode 30 (near both edges 30T3 and 30T4) in the reduced pressure auxiliary discharge space S2. As a result, discharge occurs first in the auxiliary discharge space S2 at a lighting starting voltage lower than that in the main discharge space S1, and discharge occurs in the space region where the electric field intensity is high in the main discharge space S1, thereby shifting to stable (rated) lighting. easier.

また、主放電空間S1における電界強度は、ランプ周方向に相違し、ランプ軸方向に略等しくなる。その結果、主放電空間S1においても局所的な放電が生じやすく、紫外線強度(照度分布)が、ランプ周方向に沿って偏りをもち、ランプ軸方向Cに関して一様であるように紫外線が放射される。そのため、紫外線照射装置、オゾン発生装置の使用環境に合わせた紫外線照射、オゾン生成を可能にする。 Also, the electric field strength in the main discharge space S1 differs in the lamp circumferential direction and is substantially equal in the lamp axial direction. As a result, local discharge is likely to occur also in the main discharge space S1, and the ultraviolet rays are radiated so that the intensity of the ultraviolet rays (illuminance distribution) is uneven along the circumferential direction of the lamp and uniform in the axial direction C of the lamp. be. Therefore, it is possible to irradiate ultraviolet rays and generate ozone in accordance with the usage environment of the ultraviolet irradiation device and the ozone generator.

被覆管50が、内側管60と周方向の一部で溶着することで補助放電空間S2が形成されることにより、補助放電空間S2の空間領域の変化が漸近的、すなわち被覆管50の内面形状の変化が滑らかとなり、曲面部分への応力集中に起因するランプ強度などの安定性が向上する。そのため、放電空間S1の主放電によって発生する高エネルギーの紫外線により、被覆管50’や内側管60’が劣化(脆化)したときでも、補助放電空間S2を覆う部分を起点とした放電容器10Tの破損を抑止することができる。 The cladding tube 50 is partially welded to the inner tube 60 in the circumferential direction to form the auxiliary discharge space S2. changes smoothly, and the stability of the lamp intensity, etc. due to stress concentration on the curved surface portion is improved. Therefore, even when the cladding tube 50' and the inner tube 60' are degraded (embrittled) by the high-energy ultraviolet rays generated by the main discharge in the discharge space S1, the discharge vessel 10T starting from the portion covering the auxiliary discharge space S2 can be discharged. damage can be suppressed.

第2の実施形態のエキシマランプは、以下のように製造することができる。まず、第1の実施形態と同様、被覆管となるガラス管内に内側電極を挿入し、加熱してガラス管を縮径する。このとき、内側電極が周方向全体および軸方向全体に渡ってガラス管と密着させる。また、断面円状となるように縮径させる。なお、内側電極の表面に誘電体をコーティングしてもよい。その後、内側電極を被覆した被覆管を、ガラス管である内側管内に挿入し、加熱して縮径させる。このとき、2つの放電空間領域S1、S2を形成するように、被覆管に対して内側管の周方向の一部をランプ軸C方向に沿って溶着させる加熱、縮径を行う。それ以外の構成については、第1実施形態の工程と同様である。 The excimer lamp of the second embodiment can be manufactured as follows. First, as in the first embodiment, the inner electrode is inserted into the glass tube serving as the cladding tube and heated to reduce the diameter of the glass tube. At this time, the inner electrode is brought into close contact with the glass tube over the entire circumferential direction and the entire axial direction. Also, the diameter is reduced so as to have a circular cross section. Note that the surface of the inner electrode may be coated with a dielectric. After that, the coated tube coated with the inner electrode is inserted into the inner tube, which is a glass tube, and heated to reduce the diameter. At this time, heating and diameter reduction are performed to weld a portion of the inner tube in the circumferential direction to the cladding tube along the direction of the lamp axis C so as to form two discharge space regions S1 and S2. Other configurations are the same as the steps of the first embodiment.

次に、図6~8を用いて、第3の実施形態であるエキシマランプについて説明する。第3の実施形態では、被覆管と内側管とが周方向に沿って箔状電極の縁部を覆うように部分的に溶着することで、箔状電極の側面と対向する範囲に補助放電空間を形成し、補助放電空間がランプ軸方向に沿って被覆管と内側管との間に形成される。 Next, an excimer lamp according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 8. FIG. In the third embodiment, the cladding tube and the inner tube are partially welded along the circumferential direction so as to cover the edge of the foil electrode, thereby forming an auxiliary discharge space in a range facing the side surface of the foil electrode. and an auxiliary discharge space is formed between the cladding tube and the inner tube along the lamp axial direction.

図6は、第3の実施形態のエキシマランプの箔状電極の幅方向に沿った側面側から見た概略的断面図である。図7は、第3の実施形態のエキシマランプの箔状電極の厚さ方向に沿った側面側から見た概略的断面図である。図8は、第3の実施形態のエキシマランプの軸方向側から見た概略的断面図である。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the foil electrode of the excimer lamp according to the third embodiment, viewed from the side along the width direction. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the foil electrode of the excimer lamp of the third embodiment, viewed from the side along the thickness direction. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the excimer lamp of the third embodiment as seen from the axial direction side.

図8に示すように、第3の実施形態であるエキシマランプ10では、被覆管50”が、ランプ径方向断面が楕円状に形成されている。一方、内側管60”のランプ径方向断面は、円状に形成されている。そして、ランプ径方向断面において、内側電極30の縁部30T3、30T4側を覆う内側管60”の内面部分は、被覆管50”の長軸方向(内側電極30の幅方向)に沿った外面部分50”K1と溶着している。 As shown in FIG. 8, in the excimer lamp 10 of the third embodiment, the cladding tube 50″ has an elliptical lamp radial cross section. , are formed in a circle. In the cross section in the radial direction of the lamp, the inner surface portion of the inner tube 60″ covering the edge portions 30T3 and 30T4 sides of the inner electrode 30 is the outer surface portion along the longitudinal direction of the cladding tube 50″ (the width direction of the inner electrode 30). It is welded with 50″K1.

そして、内側電極30の側面側を覆う内側管60”の内面部分と、被覆管50”の短軸方向(内側電極の厚さ方向)に沿った外面部分50”K1との間に、空間的に隔てられた2つの空間領域が形成され、この2つの空間領域を補助放電空間S2A、S2Bとして補助放電空間S2が形成されている。 Then, a spatial These two spatial regions are used as auxiliary discharge spaces S2A and S2B to form an auxiliary discharge space S2.

第2の実施形態と同様に2つの放電空間領域S2A、S2Bが被覆管50”によって空間的に遮断されているが、第3の実施形態では、内側管60”の断面形状を円状にする一方、被覆管50”の断面形状を楕円状に形成している。放電空間領域S2A、S2Bは、内側電極30の厚さ方向で相対する位置関係にあり、また、径方向断面に関して対称的である。 As in the second embodiment, the two discharge space regions S2A and S2B are spatially isolated by the cladding tube 50'', but in the third embodiment, the cross-sectional shape of the inner tube 60'' is circular. On the other hand, the cladding tube 50″ has an elliptical cross-sectional shape. The discharge space regions S2A and S2B are opposed to each other in the thickness direction of the inner electrode 30 and are symmetrical with respect to the cross section in the radial direction. be.

放電空間領域S2A、S2Bのランプ径方向断面形状において、ランプ径方向に沿った内側管60”の内表面と被覆管50”の外表面との離間距離の長さは、内側電極30の幅方向(縁部30T3、30T4)に沿った離間距離の長さT2よりも、内側電極30の厚さ方向(側面30S1、30S2)側における離間距離の長さT1の方が長く、ランプ周方向に沿って放電空間領域S2A、S2Bが先細くなっている。 In the lamp radial cross-sectional shape of the discharge space regions S2A and S2B, the length of the distance between the inner surface of the inner tube 60″ and the outer surface of the cladding tube 50″ along the lamp radial direction is the width direction of the inner electrode 30. The distance T1 in the thickness direction (side surfaces 30S1, 30S2) of the inner electrode 30 is longer than the distance T2 along the edges (edges 30T3, 30T4). , the discharge space regions S2A and S2B are tapered.

このような構成により、内側電極30と外側電極40との間に高周波高電圧を印加すると、減圧状態である補助放電空間S2において、主放電空間S1よりも低い点灯始動電圧で先に放電が生じ、それに応じて、主放電空間S1内の電界強度が高い空間領域に放電が生じて、安定(定格)点灯に移行することができる。 With such a configuration, when a high-frequency high voltage is applied between the inner electrode 30 and the outer electrode 40, discharge occurs first in the auxiliary discharge space S2, which is in a decompressed state, at a lighting starting voltage lower than that in the main discharge space S1. , correspondingly, a discharge is generated in the space region where the electric field intensity is high in the main discharge space S1, and it is possible to shift to stable (rated) lighting.

このように、第3の実施形態によれば、箔状の内側電極30の断面長さ方向(延伸方向)に関係なく、内側管60”内における2つの放電空間領域S2A、S2Bを、被覆管と内側管の形状、周方向に沿った溶着部分を調整することによって、所望する位置に形成することが可能となる。 Thus, according to the third embodiment, regardless of the cross-sectional length direction (stretching direction) of the foil-shaped inner electrode 30, the two discharge space regions S2A and S2B in the inner tube 60″ are separated from each other by the cladding tube. By adjusting the shape of the inner tube and the welded portion along the circumferential direction, it is possible to form it at a desired position.

上述したエキシマランプ10は、第2の実施形態と同様の製造工程によって製造することができる。 The excimer lamp 10 described above can be manufactured by a manufacturing process similar to that of the second embodiment.

補助放電空間S2の軸方向区間Mは、外側電極40の軸方向配設区間Lに合わせて構成されているが、補助放電空間S2をランプ中央部あるいは端部に形成するなど、ランプ軸C方向に沿って部分的に内側管60と被覆管50との間に形成してもよい。 The axial section M of the auxiliary discharge space S2 is configured to match the axial section L of the outer electrode 40. However, if the auxiliary discharge space S2 is formed at the center or end of the lamp, the direction of the lamp axis C may be changed. may be partially formed between the inner tube 60 and the cladding tube 50 along the .

外側電極に関しては、互いに向かい合うように放電管内壁に埋設させる、あるいは一方を埋設させて他方を放電管外表面に配置するように構成してもよい。また、補助放電空間から放射される光については、紫外線に限定されず可視光でもよい。 As for the outer electrodes, they may be embedded in the inner wall of the discharge tube so as to face each other, or one of them may be embedded and the other may be arranged on the outer surface of the discharge tube. Moreover, the light emitted from the auxiliary discharge space is not limited to ultraviolet light, and may be visible light.

10 エキシマランプ
20 外側管
30 内側電極
40 外側電極
50 被覆管(誘電体)
60 内側管(誘電体)
REFERENCE SIGNS LIST 10 excimer lamp 20 outer tube 30 inner electrode 40 outer electrode 50 cladding tube (dielectric)
60 inner tube (dielectric)

Claims (12)

ランプ軸方向に沿って配設された箔状電極を覆う第1誘電体と、
前記第1誘電体を覆う第2誘電体と、
前記第2誘電体と溶着して主放電空間を形成する放電容器とを備え、
前記主放電空間のランプ軸方向範囲において、前記第1誘電体が、前記第1誘電体と前記第2誘電体との間に補助放電空間が形成されるように、前記第2誘電体と部分的に溶着していることを特徴とするエキシマランプ。
a first dielectric covering the foil electrodes arranged along the lamp axis;
a second dielectric covering the first dielectric;
a discharge vessel welded to the second dielectric to form a main discharge space;
In the lamp axial range of the main discharge space, the first dielectric and the second dielectric are partially spaced apart so that an auxiliary discharge space is formed between the first dielectric and the second dielectric. An excimer lamp characterized by being welded together.
前記第1誘電体が、少なくとも一方の前記第1誘電体の長さ方向端部において、前記第2誘電体と溶着し、
前記補助放電空間が、ランプ軸方向およびランプ周方向の少なくとも一方向に沿って電界強度が異なるように、前記第1誘電体の外表面と前記第2誘電体の内表面との間に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のエキシマランプ。
the first dielectric is welded to the second dielectric at at least one longitudinal end of the first dielectric;
The auxiliary discharge space is formed between the outer surface of the first dielectric and the inner surface of the second dielectric such that the electric field intensity varies along at least one of the lamp axial direction and the lamp circumferential direction. 2. An excimer lamp according to claim 1, characterized in that:
前記箔状電極が、前記箔状電極のランプ軸方向およびランプ周方向の少なくとも一方向に沿って、電界強度の低い領域で前記第1誘電体と前記第2誘電体とが溶着し、電界強度の高い領域で前記補助放電空間が形成されていることを特徴とする請求項2に記載のエキシマランプ。 The foil electrode is welded to the first dielectric and the second dielectric in a region of low electric field strength along at least one of the lamp axial direction and the lamp circumferential direction of the foil electrode, and the electric field strength is increased. 3. An excimer lamp according to claim 2, wherein said auxiliary discharge space is formed in a region of high . 前記第1誘電体が、前記箔状電極のランプ軸方向およびランプ周方向の少なくとも一方向に沿って、電界強度の高い領域で前記第2誘電体と溶着し、電界強度の低い領域で前記補助放電空間が形成されていることを特徴とする請求項2に記載のエキシマランプ。 The first dielectric is welded to the second dielectric in a region of high electric field strength along at least one of the lamp axial direction and the lamp circumferential direction of the foil electrode, and the auxiliary dielectric in a region of low electric field strength. 3. The excimer lamp of claim 2, wherein a discharge space is formed. 前記補助放電空間が、前記箔状電極の縁部を覆う部分に応じた前記第1誘電体の外表面部分と前記第2誘電体の内表面との間に形成されていることを特徴とする請求項3に記載のエキシマランプ。 The auxiliary discharge space is formed between the outer surface portion of the first dielectric and the inner surface of the second dielectric corresponding to the portion covering the edge of the foil electrode. An excimer lamp according to claim 3. 前記補助放電空間が、前記箔状電極の側面を覆う部分に応じた前記第1誘電体の外表面と前記第2誘電体の内表面との間に形成されていることを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載のエキシマランプ。 3. The auxiliary discharge space is formed between the outer surface of the first dielectric and the inner surface of the second dielectric corresponding to the portion covering the side surface of the foil electrode. 6. The excimer lamp according to any one of 2 to 5. 前記第1誘電体および/または第2誘電体の先端部の先端位置が、前記放電容器の先端に設けられた小径部に入り込み、
前記箔状電極のランプ軸に沿った先端位置が、前記小径部より後端側にあることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のエキシマランプ。
a tip position of the tip portion of the first dielectric and/or the second dielectric enters the small diameter portion provided at the tip of the discharge vessel;
7. The excimer lamp according to claim 1, wherein the tip position of the foil electrode along the lamp axis is located on the rear end side of the small diameter portion.
前記補助放電空間が、前記箔状電極の幅方向に沿った前記第1誘電体と前記第2誘電体との距離間隔が、中央部よりも縁部側の方が短くなるように、形成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のエキシマランプ。 The auxiliary discharge space is formed such that the distance between the first dielectric and the second dielectric along the width direction of the foil electrode is shorter at the edge than at the center. 8. An excimer lamp according to any one of claims 1 to 7, characterized in that: 前記補助放電空間が、前記箔状電極の長さ方向に沿った前記第1誘電体と前記第2誘電体との距離間隔が、中央部よりも端部側の方が短くなるように、形成されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載されたエキシマランプ。 The auxiliary discharge space is formed such that the distance between the first dielectric and the second dielectric along the length direction of the foil electrode is shorter at the end than at the center. 9. An excimer lamp according to any one of claims 1 to 8, characterized in that: ランプ軸方向に沿って配設された内側電極を覆う第1誘電体と、前記第1誘電体を覆う第2誘電体とからなる内側管と、前記内側管の拡径部と溶着して主放電空間を形成した外側管とを備えたエキシマランプにおいて、
前記主放電空間のランプ軸方向範囲において、前記第1誘電体の外表面と前記第2誘電体の内表面との間に補助放電空間を形成し、
前記補助放電空間からランプ軸方向に向けて放射された光の一部を、前記内側管の主放電空間側の先端部および前記拡径部を通じて、前記主放電空間に照射することを特徴とするエキシマランプの点灯方法。
an inner tube composed of a first dielectric covering an inner electrode disposed along the lamp axial direction and a second dielectric covering the first dielectric; An excimer lamp comprising an outer tube forming a discharge space,
forming an auxiliary discharge space between the outer surface of the first dielectric and the inner surface of the second dielectric in the lamp axial range of the main discharge space;
A part of the light emitted from the auxiliary discharge space in the axial direction of the lamp is irradiated to the main discharge space through the tip portion of the inner tube on the side of the main discharge space and the enlarged diameter portion. How to light an excimer lamp.
被覆管となるガラス管内に内側電極を挿入し、または、内側電極に被覆管となる誘電体を被覆する工程と、
内側管となるガラス管内に前記被覆管を挿入する工程と、
前記内側管内を、減圧状態にして封止する、または、前記内側管内に希ガスを大気圧以下で封入する工程と、
前記被覆管と前記内側管との間に管軸方向に沿って補助放電空間が形成されるように、前記内側管を加熱、縮径し、内側管を被覆管と部分的に溶着させる工程と
を含むことを特徴とするエキシマランプの製造方法。
a step of inserting an inner electrode into a glass tube that serves as a cladding tube, or coating the inner electrode with a dielectric that serves as a cladding tube;
a step of inserting the cladding tube into a glass tube serving as an inner tube;
a step of sealing the inside of the inner tube under reduced pressure, or enclosing a noble gas in the inner tube at a pressure below atmospheric pressure;
a step of heating and reducing the diameter of the inner tube to partially weld the inner tube and the cladding tube so that an auxiliary discharge space is formed between the cladding tube and the inner tube along the axial direction of the tube; A method for manufacturing an excimer lamp, comprising:
前記内側管の拡径部と一体的に放電容器を加熱溶着することで、主放電空間を形成することを特徴とする請求項11に記載のエキシマランプの製造方法。 12. The method of manufacturing an excimer lamp according to claim 11, wherein the main discharge space is formed by heat-welding the discharge vessel integrally with the enlarged diameter portion of the inner tube.
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