JP2506533Y2 - 箱型紫外線ランプ及びその紫外線照射装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 イ、考案の目的 〈産業上の利用分野〉 半導体製造や医薬品製造分野においては、これらの製
品を製造する際に水等の液体やガス等の気体を使用する
が、最近、高品質の半導体や医薬品を製造するについ
て、これらの水等の液体やガス等の気体等の流体の純度
が問題になり、これらの流体を処理する紫外線照射装置
の紫外線ランプの紫外線出力、すなわち殺菌線出力を高
めることが要望されている。

紫外線ランプより発生する短波長の紫外線が殺菌作用
を有することは良く知られており、この紫外線の殺菌作
用は細菌、カビ、酵母、ウィルス等の生命体に含まれて
いる、生命維持と増殖に不可欠の物質であるDNA（格
酸）を破壊することによって達成される。

この紫外線の殺菌作用を利用したのが紫外線照射装置
であって、種々の分野において用いられており、例えば
前述した半導体製造や医薬品製造において使用させる水
等の液体やガス等の気体中の細菌の殺菌、有機物の酸化
分解、有害物の酸化分解等の処理に用いらたり、また例
えば各用途に使用する金属、ガラス、プラスチック等の
表面に付着した細菌の殺菌、金属表面の改質（硬化、乾
燥、アッシング、アニール露光、光洗浄等）等の処理に
用いられている。

本考案は、この紫外線照射装置に取り付ける紫外線ラ
ンプの改良及びこの改良した紫外線ランプを用いた紫外
線照射装置に関するものである。

〈従来の技術〉 紫外線照射装置に取り付ける紫外線ランプとしては、
一般的に低圧水銀ランプが使用されることが多い。

その理由は、第８図の殺菌線の分光分布図に示すよう
に、低圧水銀ランプが最も殺菌効果の高い254nm付近の
波長の殺菌線（殺菌線）を効率よく発生させるためであ
る。

そして、この種の紫外線ランプを組み込む紫外線照射
装置においては、装置のコンパクト化と装置コストの低
廉化を図るために、できるだけ少ない本数の紫外線ラン
プによって所定の紫外線照射量を確保し、効率の良い処
理を行なわなければならず、そのためには紫外線ランプ
単位長さ当たりの殺菌線出力を可能なかぎり大きくする
必要がある。

殺菌線出力を大きくするには、紫外線ランプへの入力
電力を大きくすればよいが、この入力電力を大きくした
場合、紫外線ランプ内の温度が上昇して水銀蒸気圧を押
し上げる効果になり、入力電力に対する殺菌線出力の割
合が減少するという悪影響が出てくる。

紫外線ランプ管の温度と殺菌線出力の関係を第９図の
殺菌線出力温度特性図に示した。

この点を回避するには、紫外線ランプ管の径を大きく
し、紫外線ランプの表面積を大きくとり、発生した熱の
放射効果を向上させるという方法が考えられるが、この
方法によると、電子と水銀蒸気とが衝突した際に発生す
る殺菌線が、紫外線ランプの外に放射されるのに要する
平均距離が長くなるために、殺菌線の自己吸収が促進さ
れ殺菌線の発生効率、すなわち殺菌線出力が落ちる欠点
があるばかりか、紫外線ランプ及び紫外線照射装置が大
型化するという不都合が生じ、改善効果は期待できな
い。

このことは、各種の光反応に利用される185nmの殺菌
線についても同様である。

また、従来の紫外線ランプは、第10図に示すように、
円筒状であるために、発生した殺菌線は円周方向に均一
に照射されることになり、従って面に対する照射を行う
については、その中心部分については殺菌線の照射量は
多いが、その周辺部分については殺菌線の照射量が減少
する点が問題となり、その対策として反射板を利用して
紫外線照射量の均一化を図っているが、この方法では反
射による照度の減衰のために高照度の殺菌線を得られ
ず、効率も悪く、かつ紫外線照射装置をコンパクト化で
きないという欠点もあった。

〈本考案が解決しようとする課題〉 本考案は、従来の紫外線ランプ及び紫外線照射装置の
上述したような欠点を解消するものであり、紫外線ラン
プの熱放射効率の改善、発生した殺菌線の自己吸収の低
減、紫外線ランプ内の水銀蒸気圧力のコントロール、紫
外線照射方向のコントロールを行うことによって紫外線
ランプの紫外線照射出力を一段と高めることを目的とす
る。

さらに本考案は、紫外線ランプの紫外線照射出力を向
上させることによって、効率的な殺菌線処理を行うこと
を目的とするとともに、紫外線ランプの設置本数の削減
を行い、紫外線照射装置のコンパクト化、コストダウン
化を図ることを目的としている。

ロ、考案の構成 〈課題を解決するための手段〉 本考案は、流体中の細菌の殺菌、有機物の酸化分解、
有害物質の分解等の処理又は物体の表面殺菌、表面改質
等の処理を行う紫外線照射装置内に取り付ける紫外線ラ
ンプ管の形状を箱型にしたことに特徴がある。

以下に本考案の箱型紫外線ランプの実施態様の一例を
図面に従って説明をする。

図中１は低圧の紫外線ランプであり、そのランプ管２
を箱型にしたもので、通常は第１図のように、平たい長
方形状の箱型の形状にすることが多いが、箱型であれ
ば、どのようなものでもよい。

紫外線ランプ１のランプ管２を箱型にする第一の理由
は、電子と水銀蒸気との衝突によって発生する殺菌線
が、紫外線ランプの外に放射されるのに要する平均距離
を短くし、殺菌線の自己吸収を極力なくすためであり、
さらに第二の理由は、発生した殺菌線を直線的にランプ
管２の壁面に到達させて、一定方向に集中的にランプ管
２の外部に放射させるためである。

次ぎに、この箱型の紫外線ランプ１を使用した紫外線
照射処理を行う本考案の紫外線照射装置のいくつかにつ
いて例示すると、まず第２図（イ）、（ロ）に示すもの
は、箱型の紫外線ランプ１を石英ガラス製等の透過管４
に収納し、この透過管４の多数本を、流体の流入口６と
流出口７とを有するステンレス製等の処理筒３内に、相
互に間隔を置いて配置し、紫外線照射処理を行う流路５
を形成したもので、いわば内照式の紫外線照射装置とい
うもので、流体中の細菌の殺菌、有機物の酸化分解、有
害物質の分解等の処理を行うのに適した装置である。

第３図（イ）、（ロ）は、内照式の紫外線照射装置の
他の実施例を示すもので、箱型の紫外線ランプ１を透過
管４に収納し、この透過管４の多数本を、処理筒３内に
相互に間隔を置いて配置するについて、多数本の透過管
４の中央部分に、ステンレス製の流体管８を挿入する
が、この流体管８は、側面に多数の通孔を有し、かつ、
両端に流体の流入口６と流出口７とを有するものであ
り、さらに流体管８は、流体管８を貫通して遮蔽板９を
付設し、この遮蔽板９の一端を処理筒３の内面に取り付
け、処理筒３内を流体の流出部と流入部とに隔離するよ
うに構成してもよい。

第４図は、外照式の紫外線照射装置であり、効率よく
紫外線照射処理を行うための装置であり、多数の箱型の
紫外線ランプ１を相互に間隔を置いて、処理筒３に配設
した流体の通過する石英ガラス等よりなる流通管10に近
接させて処理筒３内に配置したものであり、透過管に収
納しないで直接に使用することが多いが、必要に応じて
て透過管に収納してもかまわない。なお、この箱型の紫
外線ランプ１は、紫外線ランプ１によって流通管10を挟
むように配置してもよく、効率的な構成としては、第５
図に示すように、この状態を多段に多列に配置すると一
番よい。また、この装置は物体の表面殺菌、表面改質等
の処理を行うのに最適な装置であり、多数の箱型の紫外
線ランプ１を相互に間隔を置いて物体（図示せず）の表
面に近接させて配置すればよく、処理効率をあげるため
には、物体をベルトコンベァー等に乗せて移動させると
よい。

第６図は、着脱可能な可般式の紫外線照射装置であっ
て、廃水処理装置のように、紫外線照射装置の設置しに
くい箇所に設置できるものであり、箱型の紫外線ランプ
１を収納した石英ガラス製の透過管４の多数本を、相互
に間隔を置いて、枠体11に取り付けたもものであり、こ
の枠体11をユニットとして、流体の通過する処理槽（図
示せず）に着脱可能に装填するものであり、また第７図
も、着脱可能な可般式の紫外線照射装置であって、多数
本の箱型の紫外線ランプ１を相互に間隔を置いて、石英
ガラス製の透過箱12に収納したものであり、この透過箱
12をユニットとして、流体の通過する処理槽（図示せ
ず）に着脱可能に装填するものである。なお透過管４、
透過箱12は石英ガラス以外にも、紫外線透過性のある素
材であれば使用できる。

〈作用〉 本考案の箱型紫外線ランプは、紫外線ランプ１のラン
プ管２の形状を箱型にすることによって、電子と水銀蒸
気が衝突した際に生じた254nm（185nm）の殺菌線は、従
来の円筒型紫外線ランプに比較して短い距離でランプ管
２の壁面に達し、放射されるために、ランプ管２の内部
における殺菌線の水銀による自己吸着が少なくなり、25
4nm（185nm）の殺菌線は効率良くランプ管２の外部に放
射され、かつランプ管２の形状が箱型であるために、殺
菌線は直線的にランプ管２の壁面に達し、従来のように
放射線状に放射されずに、一定方向に集中的に放射され
るために、殺菌線は一層効率良くランプ管２の外部に放
射される。

また、本考案の箱型殺菌線は、水銀による殺菌線の自
己吸着がすくないために、紫外線ランプ２の発熱が少な
くなり、この発熱の抑制によってランプ２内部の水銀蒸
気圧の上昇を止めるとともに、ランプ２の断面積に対す
る表面積を増加させることによって熱放射効率が向上
し、254nm（185nm）の殺菌線が一段と効率良くランプ管
２の外部に放射されることになる。

さらに、本考案の紫外線照射装置は、上述のような殺
菌線出力の高い箱型紫外線ランプを使用するので、紫外
線照射装置の性能、スペース、コストの面において種々
の改善を図れる。

以下に、本考案の箱型の紫外線ランプと従来の円筒型
の紫外線ランプの実施例について説明をする。

ハ、考案の効果 以上のように、本考案の箱型の紫外線ランプは、ラン
プ入力に対する254nm、185nmの出力の放射効率を損なわ
ずに、紫外線ランプの単位長さ当たりの殺菌線出力を大
きくすることができ、かつ、紫外線照射方向をコントロ
ールすることによって、殺菌線の高出力化（160〜300
％）を達成できる。

従って、高出力の紫外線ランプを使用するために、所
定の紫外線照射量を確保するには、従来より紫外線ラン
プの本数削減が可能であり、装置のコンパクト化（40〜
50％）と装置コストの低廉化（25〜35％）、装置ランニ
ングコストの低廉化（35〜45％）が可能である。

また、本考案においては、インジウム−水銀等のアマ
ルガムを使用して紫外線ランプ２の内部の水銀蒸気圧を
コントロールすることにより、周囲温度の変化に対応し
て効率的に殺菌線を出力することも可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例を示すもので、第１図は本考案の、箱型紫
外線ランプの斜視図、第２図（イ）は箱型の紫外線ラン
プを収納した透過管を流体の処理筒内に配置した内照式
の紫外線照射装置の断面図、第２図（ロ）は第２図
（イ）のＡ−Ａ線断面図、第３図（イ）は箱型の紫外線
ランプを収納した透過管を処理筒内に配置し、透過管の
中央部分に多数の通孔と遮蔽板を有する流体管を挿入し
た内照式の紫外線照射装置の断面図、第３図（ロ）は第
３図（イ）のＢ−Ｂ線断面図、第４図は箱型の紫外線ラ
ンプを処理筒に配設した流体の通過する流通管に近接さ
せて配置した外照式の紫外線照射装置の断面図、第５図
は箱型の紫外線ランプと紫外線ランプによって流通管を
挟むように配置した状態を示す断面図、第６図は箱型の
紫外線ランプを収納した透過管を枠体に取り付けた着脱
可能な紫外線照射装置の斜視図、第７図は箱型の紫外線
ランプを透過箱に収納した着脱可能な紫外線照射装置の
斜視図、第８図は殺菌線の分光分布図、第９図は殺菌線
出力温度特性図、第10図は従来の円筒型紫外線ランプの
斜視図である。 １……紫外線ランプ、５……流路 ２……ランプ管、６……流入部隙 ３……処理筒、７……流出部 ４……透過管

Claims (5)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】流体中の細菌の殺菌、有機物の酸化分解、
   有害物質の分解等の処理又は表面殺菌、表面改質等の処
   理を行う紫外線照射装置内に取り付ける紫外線ランプを
   箱型にし、紫外線を紫外線ランプの外に放射されるのに
   要する平均距離を短くし、紫外線の自己吸収を極力なく
   し、発生した紫外線を直線的にランプ管の壁面に到達さ
   せて、一定方向に集中的にランプ管の外部に放射させる
   ことを特徴とした箱型紫外線ランプ。
2. 【請求項２】第一請求項の箱型紫外線ランプを紫外線透
   過性のある素材よりなる透過筒に収納し、この透過筒の
   複数本を相互に間隔をおいて、流体の通過する処理筒内
   に充填した紫外線照射装置。
3. 【請求項３】第一請求項の箱型紫外線ランプの複数本を
   相互に間隔をおいて、流体の紫外線透過性のある素材よ
   りなる処理管の側面に配置した物体の表面殺菌、表面改
   質等の処理を行う紫外線照射装置。
4. 【請求項４】第一請求項の箱型紫外線ランプを紫外線透
   過性のある素材よりなる透過筒に収納し、この透過筒の
   複数本を相互に間隔をおいて、枠体に取り付け、この枠
   体を流体の通過する処理筒内に着脱可能に充填した紫外
   線照射装置。
5. 【請求項５】第一請求項の箱型紫外線ランプの複数本を
   相互に間隔をおいて、表面殺菌、表面改質等の処理を行
   うために移動する物体に近接して配置した紫外線照射装
   置。