JP2024067260A - Excimer lamps, ozone generators and ultraviolet irradiation devices - Google Patents
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Abstract
【課題】窒素酸化物などの有害ガスの発生を抑え、紫外線照射、オゾン生成などを効果的に行うことができるランプ、あるいはそのようなランプを備えたオゾン生成装置、紫外線照射装置などを提供する。【解決手段】エキシマランプ10は、電極50が挿入された内側管30と外側管40とを溶着した放電容器20と、管状部60とを備え、管状部60の両端に絶縁性の蓋70、80を取り付ける。放電容器20内に放電空間20Sが形成され、また、管状部60内には、放電容器20周囲に内部空間10S、すなわち流路Rが形成される。そして、管状部60と放電容器20との間には、非放電空間領域として隔離空間60Sが形成されている。【選択図】図1[Problem] To provide a lamp capable of suppressing the generation of harmful gases such as nitrogen oxides and effectively performing ultraviolet irradiation and ozone generation, or an ozone generator or ultraviolet irradiation device equipped with such a lamp. [Solution] An excimer lamp 10 comprises a discharge vessel 20 formed by welding an inner tube 30 and an outer tube 40, into which an electrode 50 is inserted, and a tubular portion 60, with insulating covers 70, 80 attached to both ends of the tubular portion 60. A discharge space 20S is formed within the discharge vessel 20, and an internal space 10S, i.e., a flow path R, is formed within the tubular portion 60 around the discharge vessel 20. An isolated space 60S is formed between the tubular portion 60 and the discharge vessel 20 as a non-discharge space region. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、紫外線を照射するエキシマランプに関し、また、紫外線照射装置および紫外線照射によってオゾンを生成するオゾン生成装置などに関する。 The present invention relates to an excimer lamp that irradiates ultraviolet light, as well as an ultraviolet light irradiation device and an ozone generating device that generates ozone by irradiating ultraviolet light.
紫外線を照射する放電ランプなどは、除菌、消臭処理用の光源として利用可能であり、また、除菌、消臭などを行う紫外線照射装置の光源として、あるいは、除菌、消臭などに利用されるオゾンを発生させるオゾン発生源として利用されている。このようなランプは、除菌、消臭対象となるガスや液体などが流れる流路管内に設置される。 Discharge lamps that emit ultraviolet light can be used as light sources for sterilization and deodorization processes, and are also used as light sources for ultraviolet light irradiation devices that perform sterilization and deodorization, or as ozone generators that generate ozone that is used for sterilization and deodorization. Such lamps are installed in flow pipes through which gases, liquids, etc. to be sterilized and deodorized flow.
例えば、グロー放電する放電管の隔壁に沿ってガスを流すオゾン生成装置が知られている(特許文献1参照)。そこでは、放電管の管壁との間に僅かな隙間を設けて管状の対向電極を設ける。そして、そのわずかな隙間にガスを流してオゾンを生成し、オゾンを含む混合ガスを流出する。また、放電管と管状の対向電極との間に無声放電を生じさせるとともに、放電管から放射される紫外線によってオゾン化させるオゾン発生装置も知られている(特許文献2参照)。 For example, an ozone generator is known that flows gas along the partition of a discharge tube that generates a glow discharge (see Patent Document 1). In this device, a tubular counter electrode is provided with a small gap between the wall of the discharge tube. Gas is then flowed through this small gap to generate ozone, and a mixed gas containing ozone is discharged. Another ozone generator is known that generates a silent discharge between the discharge tube and the tubular counter electrode, and converts ozone into ozone using ultraviolet light emitted from the discharge tube (see Patent Document 2).
上記特許文献1では、放電管と対向電極との間に僅かな隙間しかなく、実質的に離間した配置構造でないため、コロナ放電が隙間に生じる。そのため、空気などのガスが流れると窒素酸化物が生じ、場合によっては殺菌、脱臭などの処理対象に対して影響を与える。また、上記特許文献2においても、無声放電が放電管と対向電極との間で生じるため、窒素酸化物が生じる。窒素酸化物はオゾンと原子酸素を減少させ、オゾン濃度の低下とオゾン発生効率の低下を招く。また、窒素酸化物は最終的に五酸化二窒素(N2O5)になって安定するが、空気中の水分と反応して硝酸(HNO3)が発生し、金属を腐食させる。 In the above-mentioned Patent Document 1, there is only a small gap between the discharge tube and the counter electrode, and the arrangement is not substantially spaced apart, so corona discharge occurs in the gap. Therefore, when gas such as air flows, nitrogen oxides are generated, which may affect the objects to be treated, such as sterilization and deodorization, in some cases. In the above-mentioned Patent Document 2, a silent discharge occurs between the discharge tube and the counter electrode, so nitrogen oxides are generated. Nitrogen oxides reduce ozone and atomic oxygen, leading to a decrease in ozone concentration and a decrease in ozone generation efficiency. Nitrogen oxides eventually become dinitrogen pentoxide (N 2 O 5 ) and become stable, but react with moisture in the air to generate nitric acid (HNO 3 ), which corrodes metals.
したがって、窒素酸化物などの有害ガスの発生を抑え、紫外線照射、オゾン生成などを効果的に行うことができるランプ、あるいはそのようなランプを備えたオゾン生成装置、紫外線照射装置などを提供することが求められる。 Therefore, there is a demand for a lamp that can effectively perform ultraviolet irradiation and ozone generation while suppressing the generation of harmful gases such as nitrogen oxides, or an ozone generator or ultraviolet irradiation device equipped with such a lamp.
本発明の一態様であるエキシマランプは、電極の少なくとも一部を内部に配置し、放電ガスが封入される放電容器と、放電容器との間に間隔を設けて同軸的に配置される導電性の管状部とを備える。管状部は、様々な構成が可能であり、液体、気体などを流す可能な配管として構成可能である。また、筒状容器や、アウターケーシングなども、管状部に含まれるものとする。 The excimer lamp according to one aspect of the present invention comprises a discharge vessel in which at least a portion of the electrodes are disposed and in which a discharge gas is sealed, and a conductive tubular part disposed coaxially with the discharge vessel and spaced apart. The tubular part can have a variety of configurations, and can be configured as a pipe through which liquid, gas, etc. can flow. In addition, cylindrical vessels and outer casings are also included in the tubular part.
本発明では、電極と管状部との間に電圧が印加されると、放電容器と管状部との間に形成される隔離空間において放電が発生せず、放電容器内の放電空間において発生した放電によって、管状部に向けて紫外線が放射される。例えば、放電容器と管状部との径方向距離間隔が、電極と管状部との間に電圧が印加されたときの隔離空間において放電が発生せず、放電容器内において放電が発生する距離間隔に定められている。 In the present invention, when a voltage is applied between the electrode and the tubular portion, no discharge occurs in the isolated space formed between the discharge vessel and the tubular portion, and ultraviolet rays are emitted toward the tubular portion by the discharge that occurs in the discharge space inside the discharge vessel. For example, the radial distance between the discharge vessel and the tubular portion is set to a distance at which no discharge occurs in the isolated space when a voltage is applied between the electrode and the tubular portion, but a discharge occurs inside the discharge vessel.
放電容器と管状部との径方向距離間隔は、放電容器、および管状部のサイズ、厚さ等に応じて定めることが可能である。例えば、放電容器と管状部との径方向距離間隔は、1mmより大きく、6mm以下に定めることができる。また、管状部の径方向厚さは、1mm以上3mm以下の範囲に定めることができる。 The radial distance between the discharge vessel and the tubular portion can be determined according to the size, thickness, etc. of the discharge vessel and the tubular portion. For example, the radial distance between the discharge vessel and the tubular portion can be set to be greater than 1 mm and equal to or less than 6 mm. In addition, the radial thickness of the tubular portion can be set to be in the range of 1 mm to 3 mm.
紫外線は様々なピーク波長をもつ紫外線を利用することが可能であり、放電容器、および管状部のサイズ、厚さなどもそれに従って定めることが可能である。例えば、172nmのピーク波長を有する紫外線を放射する場合、放電容器と管状部との径方向距離間隔は、放電容器外表面から放射される172nmのピーク波長を有する紫外線の紫外線強度比が20%まで減衰する透過距離以下となるように定めることができる。 It is possible to use ultraviolet light with various peak wavelengths, and the size and thickness of the discharge vessel and tubular portion can be determined accordingly. For example, when emitting ultraviolet light with a peak wavelength of 172 nm, the radial distance between the discharge vessel and the tubular portion can be determined so as to be equal to or less than the transmission distance at which the ultraviolet light intensity ratio of the ultraviolet light with a peak wavelength of 172 nm emitted from the outer surface of the discharge vessel attenuates to 20%.
放電容器の構成は様々であり、例えば、外側管と内側管の少なくとも一方の端部とを溶着することによって形成することが可能である。この場合、電極が、内側管に覆われ、放電空間に露出していないように構成することができる。例えば、内側管に挿入する筒状の電極を構成可能である。あるいは、内側管を設けずに電極を露出する構成にすることも可能である。 The discharge vessel can be configured in various ways. For example, it can be formed by welding at least one end of the outer tube to the inner tube. In this case, the electrode can be configured so that it is covered by the inner tube and is not exposed to the discharge space. For example, it is possible to configure a cylindrical electrode that is inserted into the inner tube. Alternatively, it is also possible to configure it so that the electrode is exposed without providing an inner tube.
そして、様々なバリエーションの放電容器に対し、放電空間の内径が放電空間の径方向距離よりも大きくなるように、放電容器を構成することができる。ここで、「放電空間の内径」とは、例えば、内側管が設けられている場合には内側管サイズ(外径)、露出電極であれば電極の径方向に沿ってランプ軸中心から最大離れた電極端部(外径)を示す。 For various variations of discharge vessels, the discharge vessel can be configured so that the inner diameter of the discharge space is larger than the radial distance of the discharge space. Here, the "inner diameter of the discharge space" refers to, for example, the inner tube size (outer diameter) if an inner tube is provided, or the electrode end (outer diameter) that is farthest from the center of the lamp axis along the radial direction of the electrode in the case of an exposed electrode.
電極が筒状である場合、電極の外周面と管状部の内周面との径方向距離が、周方向および軸方向のうち少なくとも軸方向に沿って、一定であるように構成することが可能である。 When the electrode is cylindrical, it is possible to configure the electrode so that the radial distance between the outer peripheral surface of the electrode and the inner peripheral surface of the tubular portion is constant at least along the axial direction, out of the circumferential and axial directions.
以上説明したエキシマランプは、オゾン生成装置、およびオゾン生成装置を備えたオゾン水生成器、紫外線照射装置に適用することができる。本発明の他の一態様であるオゾン生成装置は、隔離空間の少なくとも一部が、酸素を含む流体の流れる流路を形成する。また、本発明の他の一態様である紫外線照射装置は、隔離空間の少なくとも一部が、流体の流れる流路を形成する。 The excimer lamp described above can be applied to an ozone generator, an ozone water generator equipped with an ozone generator, and an ultraviolet irradiation device. In another aspect of the ozone generator of the present invention, at least a portion of the isolated space forms a flow path through which a fluid containing oxygen flows. In another aspect of the ultraviolet irradiation device of the present invention, at least a portion of the isolated space forms a flow path through which a fluid flows.
本発明によれば、窒素酸化物などの有害ガスの発生を抑え、紫外線照射、オゾン生成などを効果的に行うことができるランプ、あるいはそのようなランプを備えたオゾン生成装置、紫外線照射装置などを提供することができる。 The present invention provides a lamp that can effectively perform ultraviolet irradiation and ozone generation while suppressing the generation of harmful gases such as nitrogen oxides, or an ozone generator or ultraviolet irradiation device equipped with such a lamp.
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。 Below, an embodiment of the present invention will be described 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概略的断面図である。 Figure 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of an excimer lamp.
エキシマランプ10は、放電容器20を備える。ここでは、石英ガラスから成る内側管30と外側管40の一方の端部とを溶着させることによって、放電容器20が構成されている。内側管30、外側管40は、ここでは断面円状であり、内側管30が外側管40に対して(ランプ軸Cにたいして)同軸的に配置されている。内側管30の一部は、外側管40の一方の端部40T1から突出している。また、電極50が、内側管30内に設けられている。
The
電極50は、ここでは導電性の円筒状電極として構成され、その一部が内側管30に覆われた状態で挿入され、内側管30に対し同軸的に配置されている。電極50の一方の端部は、内側管30の端部30Tから突出して外部に露出し、給電線(図示せず)を介して電源部(図示せず)と接続されている。
The
電極50は、導電性の素材であればよく、ここでは、アルミニウムなど熱伝導性が良好な軽量の金属から成る。例えば、平板材を曲げることによって電極50を円筒状に構成することができる。
The
外側管40と内側管30との間には、放電ガスが封入された放電空間20Sが形成されている。放電ガスは、ランプ点灯時に紫外線を放射することが可能なガスであればよい。希ガスまたは希ガスを含む放電ガスを封入することが可能である。ここでは、キセノンガスが封入されている。
Between the
本実施形態では、放電容器20が、内側管30の外径Dが比較的大きい放電管として構成されている(以下では、必要に応じて大口径放電管という)。具体的には、内側管30の外径D、すなわち放電空間20Sの内径が、外側管40の内表面と内側管30の外表面との間の径方向距離間隔d、すなわちランプ軸に対する径方向に沿った放電距離間隔よりも大きくなるように、構成されている。
In this embodiment, the
例えば、内側管30、外側管40に対し、内径27mm、外径30mmの外側管40を構成し、内径10mm、外径13mmの内側管30を構成することが可能であり、外側管40の内表面と内側管30の外表面との間の径方向距離間隔dを7mmと定めることができる。また、筒状の電極50に関しては、内径4mm、外径10mmの円筒状電極とすることができる。
For example, it is possible to configure the
エキシマランプ10は、放電容器20を覆う導電性の管状部60を備え、放電容器20に対して同軸的に配置されている。管状部60は、放電容器20との間で原料ガスを流す配管として構成され、ここでは円筒状に形成されている。管状部60は、導電性の素材から構成すればよく、ここでは、アルミニウムなど熱伝導性の良好な軽量金属から成る。管状部60は、図示しない給電線を介してアース接続している、あるいは電源部と接続する。
The
管状部60の両端部60T1、60T2には、放電容器20を収容する管状部60の内部空間を塞ぐための蓋(キャップ)70、80が装着されている。円板状の蓋70、80は、ここでは絶縁性の素材(例えば塩化ビニール(PVC)など)から成り、管状部60の両端部60T1、60T2に嵌め込まれた状態で固定されている。
Lids (caps) 70, 80 are attached to both ends 60T1, 60T2 of the
外側管40の一方の端部40T1側に配置される蓋70は、内側管30が挿通される孔70Aを有し、内側管30を軸支する保持部材として機能する。蓋70、80の内部空間側表面には、紫外線を遮光する円板状の遮光板90A、90Bが設置されている。なお、蓋70から突出する内側管30に対し、例えばボアスルーコネクタなどいった継手を設けるように構成してもよい。
The
エキシマランプ10は、放電容器20と管状部60がランプ軸Cに対して同軸配置するランプ構造であるとともに、ランプ内部に流路Rである内部空間10Sを形成するランプ構造を採用している。すなわち、管状部60、放電容器20そして蓋70、80によって内部空間10S(流路R)を形成するとともに、蓋70、蓋80に対してそれぞれ流入口92、流出口94が形成されている。管状部60の軸方向長さは、内部空間10Sの軸方向長さよりも長い。
The
したがって、図示しない流路管と接続する流入口92を通じて、ガスや液体をエキシマランプ10の内部空間10S(流路R)に流入させ、流出口94から流出させることができる。ここでは、酸素を含む原料ガス(例えば空気)が流入するように、構成されている。
Therefore, gas or liquid can be made to flow into the
内部空間10Sに原料ガスを流入する流入口92の入口部分92Aは、ランプ軸Cからランプ径方向に離れた位置にあり、外側管40(放電容器20)の径方向に沿って延びる表面40M付近と向かい合うように形成されている。流路Rに流入したガスは、管状部60と放電容器20との間に介在する空間(以下では、隔離空間という)60Sを通過し、内部空間10Sで生成されたオゾンが含まれるガスが、流出口94の出口部分94Aから流出する。
The
流出口94は、外側管40の一方の端部40T2側に配置される蓋80の中心部付近に形成されている。したがって、流入口92の入口部分92Aと流出口94の出口部分94Aは、ランプ軸Cに沿って対向する位置関係(同軸上の位置関係)になく、ランプ径方向に沿って互いに異なる位置に形成されている。
The
流入口92の入口部分92Aから流入したガスは、その一部が外側管40の一方の端部40T1の表面に当たり、また、比較的間隔が狭い隔離空間60Sを流れていく。そして、入口部分92Aと向かい合っていない出口部分94Aから流出する。そのため、エキシマランプ10の内部空間10S(流路R)を通過するガスは、全体的に乱流状態となって流れていく。
Part of the gas that flows in from the
本実施形態では、ランプ点灯時、電極50と管状部60との間に高周波電圧が印加されると、放電容器20内に放電が生じ、エキシマ光が紫外線として放射される。ここでは、放電ガスとしてキセノンガスを封入されているため、172nmをピーク波長とする紫外線が放射される。周波数(MHz)、印加電圧(kV(peak to peak))に関しては、放電容器20、管状部60のサイズ、オゾン生成量などに従って適宜定められる。
In this embodiment, when a high-frequency voltage is applied between the
上述したように、放電容器20は大口径放電管として構成されている。そのため、紫外線放射面となる放電容器20(外側管40)の外表面40Mの領域が広くなるにも関わらず、隔離空間60Sよりも比較的低い印加電圧(放電開始電圧)で放電容器20内において放電を発生させ、ランプ軸Cに沿った隔離空間60Sに対し、均一に紫外線を照射することができる。
As described above, the
ここで、ランプ軸Cに沿った隔離空間60Sは、ランプ点灯中、放電容器20内で放電が発生したときでも、コロナ放電が発生しない空間領域(非放電空間領域)として構成されている。管状部60の内表面と放電容器20(外側管40)のランプ軸に沿った外表面40Mとの径方向距離間隔K、管状部60の厚さ60Tは、放電容器20内で放電を発生させたときでも、隔離空間60Sが非放電空間領域となるように定められている。
Here, the
放電容器20内において発生した放電から放射される紫外線は、隔離空間60Sを含めて流路R内の原料ガスに照射する。これによって隔離空間60Sが、紫外線照射領域、オゾン生成領域となり、原料ガスに含まれる酸素からオゾンが発生し、オゾンを含むガスがエキシマランプ10から流出する。
The ultraviolet rays emitted from the discharge generated in the
上述したように、大口径放電管として放電容器20が構成さていることにより、比較的低い電力によっても、空間領域として十分確保されたオゾン生成領域に対して効果的にオゾンを発生させることができる。一方、隔離空間60Sが非放電空間領域として形成されているため、窒素が原料ガスに含まれる場合でも、オゾンを含む流出ガスには、窒素酸化物などの有害ガスが含まれない。
As described above, because the
本実施形態では、エキシマランプ10は、光源であるとともにオゾン発生源として構成されており、オゾン水生成器に組み込まれている。具体的には、エキシマランプ10の流出口94が、管路12を介して気液混合部13と接続する。オゾンを含むガスは、気液混合部13において水などの液体と混合し、オゾン水が生成される。なお、オゾン水生成器は、例えば特開平11-347567号公報に記載されているように、オゾン分解部、除湿部、流量調整部などを備え、その機構およびオゾン水生成処理に関する構成は周知であり、説明を省略する。
In this embodiment, the
以上説明したように、本実施形態におけるエキシマランプ10は、従来のエキシマランプのように放電容器20(外側管40)の外表面40Mに外側電極を設ける電極構造を採用していない。そして、(外側電極ではなく)原料ガスを流す配管として構成される管状部60と電極50との間に電圧を印加することによって、原料ガスの流れる隔離空間60Sに紫外線を照射する。
As described above, the
紫外線照射や原料ガスの流れにとって障害となる外側電極が配置されていないため、原料ガスに対して効果的に紫外線を照射させ、オゾンを効率よく発生させることができる。また、隔離空間60Sにおいてコロナ放電が発生しないため、窒素酸化物などが生じず、ガスの通過する機器、器具や除菌消臭対象などに影響を与えないでオゾン生成することができる。
Since there is no external electrode that would be an obstacle to UV irradiation or the flow of the raw gas, UV rays can be effectively irradiated onto the raw gas, and ozone can be efficiently generated. In addition, since no corona discharge occurs in the
特に、コロナ放電発生の抑制に関しては、電極50と管状部60が円筒状の導電性部材として同軸配置された構成であるため、電極50の外周面と管状部60の内周面との径方向距離が、周方向および軸方向に沿って一定となる。これにより、放電容器20内に放電を発生させる電圧を印加したとき、電極50の内表面と管状部60の内表面の間に、周方向および軸方向に沿って均一な電界強度分布が形成される。
In particular, with regard to suppressing the occurrence of corona discharge, since the
そのため、従来のエキシマランプのように、外側電極の開口部付近における電界集中によるコロナ放電が発生しない。また、大口径放電管として放電容器20が構成されているため、電極50と管状部60の直径(曲率)が比較的大きく、紫外線照射が従来型エキシマランプと比べて面照射に近い状態となる。このような構造は、隔離空間60Sにおいて電界集中が生じることによるコロナ放電の発生を抑制する。
Therefore, unlike conventional excimer lamps, corona discharge due to electric field concentration near the opening of the outer electrode does not occur. In addition, because the
アース接続あるいは電源部と接続する管状部60は、原料ガスを流す配管として構成されている。そのため、紫外線照射装置、オゾン生成装置などに対し、そのまま着脱自在に装着し、交換することが容易な構成になっている。また、電源部を一体として備えたランプモジュールとして構成することも容易であり、石英ガラスから成る放電容器(ランプ)だけを取り外すといった作業を必要とせず、ランプ交換を容易に行うことができる、
The
また、管状部60の配管構造により、放電を発生させる電圧を印加することが可能な条件の下、様々な導電性部材を適用することが可能である。したがって、管状部60をアルミニウムなどの熱伝導性が高い軽量素材で構成し、隔離空間60Sに露出することにより、放熱性を高めて軽量化したエキシマランプ10を提供することが可能となる。
In addition, the piping structure of the
その一方で、管状部60の両端を絶縁性部材である蓋70、80と接続し、流入口92、流出口94を形状変形容易な絶縁性の蓋70、80に形成している。これにより、流入口92、流出口94の経路および流路Rにおけるガスの流れを、自在に設計することが可能となる。
On the other hand, both ends of the
さらに、エキシマランプ10の内部空間10S(流路R)に流入したガスは、上述したように乱流状態となって流出する。そのため、エキシマランプ10の内部空間10S(流路R)を通過する間に紫外線が十分に照射されることになり、効果的にオゾンを発生させることができる。また、放熱性の高い管状部60の軸方向長さが、放電空間20S(外側管40)の軸方向長さよりも長いため、内部空間10S(流路R)全体を十分冷却することが可能となる。
Furthermore, the gas that flows into the
電極50と管状部60の構成、径方向距離間隔K、管状部60の厚さ60Tは、隔離空間60Sに放電が生じないように定めればよく、また、紫外線の減衰する距離(透過距離)などを考慮して定めることが可能である。径方向距離間隔Kについては、少なくともコロナ放電が生じないような距離間隔を定めればよい。
The configuration of the
例えば、径方向距離間隔Kが1mm以下の場合、隔離空間60Sは僅かな隙間として存在することになり、事実上、放電容器20(外側管40)に管状部60を嵌合させた状態と変わりなく、必然的に僅かな隙間においてコロナ放電が生じる。
For example, if the radial distance K is 1 mm or less, the
また、オゾン生成する隔離空間60Sが小さくなるため、放電容器20から放射される紫外線の紫外線照度が高い距離範囲において管状部60により遮られることになり、原料ガスが十分に紫外線を照射されず、オゾン生成効率が悪い。また、隔離空間60Sが小さいと、管状部60自身が原料ガスの流れを妨げる障害となり、原料ガスを効率よく流すことができない。したがって、隔離空間60Sにおけるコロナ放電の発生を防ぎ、オゾン生成効率を高めるため、径方向距離間隔Kを1mmより大きく定めるように構成するのがよい。
In addition, because the
一方、172nmをピーク波長とする紫外線を大気中に放射する場合、約8mm程度で紫外線強度が10%程度に減衰されることが知られている。そのため、径方向距離間隔Kに関しては、放電容器20(外側管40)の外表面40Mから放射される紫外線の紫外線強度比が20%まで減衰する透過距離以下となるように定め、紫外線照度が低い領域を流れる原料ガスの流れの割合を少なくするのが好ましい。例えば、径方向距離間隔Kを6mm以下に定めることができる。
On the other hand, when ultraviolet rays with a peak wavelength of 172 nm are radiated into the atmosphere, it is known that the ultraviolet intensity attenuates to about 10% at about 8 mm. Therefore, it is preferable to set the radial distance K so that it is equal to or less than the transmission distance at which the ultraviolet intensity ratio of the ultraviolet rays radiated from the
また、径方向距離間隔Kが比較的長いと、放電容器20内の放電に寄与する印加電圧が低下して紫外線照度が低下する。したがって、172nmをピーク波長とする紫外線を放射する場合、径方向距離間隔Kを2mm~3mmの範囲に定めることが好ましい。
In addition, if the radial distance K is relatively long, the applied voltage that contributes to the discharge in the
管状部60の両端部付近に設けられる、絶縁性の蓋70、80は、電界強度分布に影響を与えない位置に形成することが好ましい。また、隔離空間60Sに露出する管状部60の内表面は、電界集中するような凹凸形状を設けず、電界集中しない平滑な形状に定めることが好ましい。
It is preferable that the insulating covers 70, 80 provided near both ends of the
管状部60の厚さ60Tに関しては、管状部60の外表面の放熱性、すなわちオゾン熱分解の抑制に繋がる隔離空間60Sの温度上昇の抑制を考慮し、また剛性や重量などを考慮して、厚さ60Tを定めることが可能である。例えば、管状部60の厚さ60Tは、1mm~3mmの範囲に定めることができる。
The
次に、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、流入口の入口部分と流出口の出口部分が径方向に沿って形成されたエキシマランプとして構成されている。 Next, we will explain the second embodiment of the excimer lamp. In the second embodiment, the excimer lamp is configured with the inlet portion of the inlet and the outlet portion of the outlet formed along the radial direction.
図2は、第2の実施形態であるエキシマランプの概略的断面図である。エキシマランプ100は、電極150が挿入された内側管130と外側管140とを溶着した放電容器120と、管状部160とを備え、管状部160の両端に絶縁性の蓋170、180が取り付けられている。蓋170には、内側管130を軸支する継ぎ手(ここでは、ボアスルーコネクタ)190が設けられている。
Figure 2 is a schematic cross-sectional view of an excimer lamp according to a second embodiment. The
放電容器120内には放電空間120Sが形成され、また、管状部160内には、放電容器120周囲に内部空間10S、すなわち流路Rが形成されている。そして、管状部160と放電容器120との間には、隔離空間160Sが形成されている。
A
管状部160の軸方向長さは、放電容器120(外側管140)の軸方向長さよりも短い。蓋170、180は、その一部が放電容器120と対向する位置まで延在し、原料ガスが流れる配管の一部として機能している。蓋170、180には、放電容器120の両端付近と向かい合う位置に、ガスの流入口192、流出口194が形成されている。流入口192、流出口194は、それぞれランプ径方向を向いている。
The axial length of the
第1の実施形態と同様、隔離空間160Sは、非放電空間領域となるように形成されている。そのため、窒素酸化物などの有害なガスの発生を抑えながらオゾンを含むガスをエキシマランプ100から流出させることができる。また、流入口192、流出口194が放電容器120の両端部付近のランプ軸に沿った外表面と向かい合う位置に形成しているため、第1の実施形態と同様、流路Rにおいてガスが乱流状態となり、紫外線を十分に照射させることができるランプ構造を採用することが可能となる。
As in the first embodiment, the
次に、図3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、流入口、流出口が導電性の管状部に形成されている。それ以外の構成については、第2の実施形態と実質的に同じである。 Next, an excimer lamp according to a third embodiment will be described with reference to FIG. 3. In the third embodiment, the inlet and outlet are formed in a conductive tubular portion. The rest of the configuration is substantially the same as that of the second embodiment.
図3は、第3の実施形態であるエキシマランプの概略的断面図である。エキシマランプ200は、電極250が挿入された内側管230と外側管240とを溶着した放電容器220と、管状部260とを備える。管状部260は、ここでは有底管状であり、管状部260の一方の端部に絶縁性の蓋290が取り付けられている。なお、蓋290の代わりに内側管230を軸支する継ぎ手(ここでは、ボアスルーコネクタ)190を設けてもよい。
Figure 3 is a schematic cross-sectional view of an excimer lamp according to a third embodiment. The
放電容器220内には放電空間220Sが形成され、また、管状部260内には、放電容器220周囲に内部空間210S、すなわち流路Rが形成されている。そして、管状部260と放電容器220との間には、隔離空間260Sが形成されている。第1、第2の実施形態と同様、隔離空間260Sは、非放電空間領域となるように形成されている。
A
管状部260には、流入口292、流出口294が形成されている。流入口292、流出口294は、第2の実施形態と同様、放電容器220(外側管240)の両端部付近のランプ軸に沿った外表面と向かい合う方向に形成されている。なお、流入口292、流出口294に関しては、1つに限らずより多く形成することも可能である。
The
次に、図4を用いて第4の実施形態であるエキシマランプについて説明する。第4の実施形態では、流路がランプ軸方向に沿って形成されている。 Next, a fourth embodiment of the excimer lamp will be described with reference to FIG. 4. In the fourth embodiment, the flow path is formed along the lamp axis.
図4は、第4の実施形態であるエキシマランプの概略的断面図である。エキシマランプ300は、電極350が挿入された内側管330と外側管340とを溶着した放電容器320と、管状部360とを備える。管状部360は、第1および第2の実施形態と同様、無底管状であり、両端部は解放されている。
Figure 4 is a schematic cross-sectional view of an excimer lamp according to a fourth embodiment. The
放電容器320内には放電空間320Sが形成され、また、管状部360内には、放電容器320周囲に内部空間310S、すなわち流路Rが形成されている。そして、管状部360と放電容器320との間には、隔離空間360Sが形成されている。
A
第1~第4の実施形態では、電極が内側管に挿入されているが、内側管が電極を埋設するように構成してもよく、電極の一部が内側管から放電容器内(放電空間)に露出するように構成してもよい。このとき、放電容器の断面形状、内側管と外側管の断面形状は任意であり、例えば断面矩形状でもよく、さらには同軸的配置に限定されない。さらに、内側管を設けずに放電容器を構成することも可能であり、放電容器および管状部の形状、サイズ、厚さなどは、管状部に対して非放電空間となる隔離空間を形成可能な範囲で、それぞれ定めればよい。 In the first to fourth embodiments, the electrode is inserted into the inner tube, but the inner tube may be configured to have the electrode embedded therein, or a portion of the electrode may be exposed from the inner tube into the discharge vessel (discharge space). In this case, the cross-sectional shape of the discharge vessel and the cross-sectional shapes of the inner and outer tubes may be arbitrary, and may be, for example, rectangular, and are not limited to a coaxial arrangement. Furthermore, it is possible to configure the discharge vessel without providing an inner tube, and the shape, size, thickness, etc. of the discharge vessel and tubular portion may be determined within a range that allows the formation of an isolated space that serves as a non-discharge space relative to the tubular portion.
第1~第4の実施形態では、オゾン水生成器に装着可能なエキシマランプとして説明しているが、除菌消臭処理などを行う紫外線照射装置の光源として利用することも可能である。さらに、管状部にガスや液体などを流さず、環状部を紫外線の透過する素材で構成することにより、管状部の外部へ向けて紫外線を放射するエキシマランプとしても構成することが可能である。また、波長172nm以外の紫外線を放射するようにエキシマランプを構成することも可能であり、それに合わせて管状部の厚さ、隔離空間の径方向距離間隔などを定めればよい。 In the first to fourth embodiments, the excimer lamp is described as being mountable in an ozone water generator, but it can also be used as a light source for an ultraviolet irradiation device that performs sterilization and deodorization processes. Furthermore, by not passing gas or liquid through the tubular section and constructing the annular section from a material that transmits ultraviolet light, it can also be configured as an excimer lamp that radiates ultraviolet light toward the outside of the tubular section. It is also possible to configure the excimer lamp to radiate ultraviolet light with a wavelength other than 172 nm, and the thickness of the tubular section and the radial distance interval of the isolated space can be determined accordingly.
10 エキシマランプ
20 放電容器
30 内側管
40 外側管
50 電極
60 管状部
REFERENCE SIGNS
Claims (11)
前記放電容器との間に間隔を設けて同軸的に配置される導電性の管状部とを備え、
前記電極と前記管状部との間に電圧が印加されると、前記放電容器と前記管状部との間に形成される隔離空間において放電が発生せず、前記放電容器内の放電空間において発生した放電によって、前記管状部に向けて紫外線が放射されることを特徴とするエキシマランプ。 a discharge vessel in which at least a portion of the electrode is disposed and in which a discharge gas is sealed;
a conductive tubular portion disposed coaxially with the discharge vessel with a gap therebetween;
An excimer lamp characterized in that, when a voltage is applied between the electrode and the tubular portion, no discharge occurs in the isolated space formed between the discharge vessel and the tubular portion, and ultraviolet rays are radiated toward the tubular portion by a discharge generated in the discharge space within the discharge vessel.
前記電極が、前記内側管に覆われ、前記放電空間に露出していないことを特徴とする請求項1に記載のエキシマランプ。 the discharge vessel is formed by welding an outer tube and at least one end of an inner tube together;
2. The excimer lamp according to claim 1, wherein the electrodes are covered by the inner tube and are not exposed to the discharge space.
前記電極の外周面と前記管状部の内周面との径方向距離が、周方向および軸方向のうち少なくとも軸方向に沿って、一定であ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 electrode is cylindrical,
2. The excimer lamp according to claim 1, wherein a radial distance between an outer peripheral surface of the electrode and an inner peripheral surface of the tubular portion is constant at least along the axial direction out of a circumferential direction and an axial direction.
前記隔離空間の少なくとも一部が、酸素を含む流体の流れる流路を形成することを特徴とするオゾン生成装置。 The excimer lamp according to any one of claims 1 to 8 is provided,
An ozone generating device, characterized in that at least a portion of the isolated space forms a flow path through which a fluid containing oxygen flows.
前記隔離空間の少なくとも一部が、流体の流れる流路を形成することを特徴とする紫外線照射装置。 The excimer lamp according to any one of claims 1 to 8 is provided,
13. An ultraviolet irradiation device, comprising: at least a portion of the isolated space forming a flow path through which a fluid flows.
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