JP3491566B2 - 誘電体バリア放電ランプ - Google Patents

誘電体バリア放電ランプ

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JP3491566B2
JP3491566B2 JP19018899A JP19018899A JP3491566B2 JP 3491566 B2 JP3491566 B2 JP 3491566B2 JP 19018899 A JP19018899 A JP 19018899A JP 19018899 A JP19018899 A JP 19018899A JP 3491566 B2 JP3491566 B2 JP 3491566B2
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    • H01J61/02Details
    • H01J61/12Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/16Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having helium, argon, neon, krypton, or xenon as the principle constituent

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体バリア放電
を利用してエキシマ光を放出させる誘電体バリア放電ラ
ンプに関する。 【0002】 【従来の技術】近年、金属、ガラス、その他の材料より
なる被処理体に波長200nm以下の真空紫外線を照射
することにより、当該真空紫外線およびこれにより生成
されるオゾンの作用によって被処理体を処理する技術、
例えば被処理体の表面に付着した有機汚染物質を除去す
る洗浄処理技術や、被処理体の表面に酸化膜を形成する
酸化膜形成処理技術が開発され、実用化されるに至って
いる。 【0003】このような紫外線処理を行うためのランプ
としては、誘電体により構成された放電容器内に、適宜
のエキシマ発光用ガスが充填され、当該放電容器内にお
いて誘電体バリア放電(別名「オゾナイザ放電」あるい
は「無声放電」。電気学会発行改定新版「放電ハンドブ
ック」平成1年6月再版7刷発行第263頁参照。)を
発生させることにより、エキシマが生成されてエキシマ
光が放出される誘電体バリア放電ランプが利用されてい
る。 【0004】かかる誘電体バリア放電ランプを製造する
方法の一例を以下に示す。図7は、従来の誘電体バリア
放電ランプにおける放電容器を形成するための容器材料
の構成の一例を示す説明用断面図である。この図におい
て、40Aは誘電体バリア放電ランプの放電容器を形成
するための容器材料であり、誘電体である石英ガラスよ
りなる円筒状の外側管41と内側管42とによる二重管
構造を有し、外側管41および内側管42の各々の両端
部が円環状の端壁部43,44によって接合されて構成
され、外側管41と内側管42との間に円筒状の内部空
間Rが形成されている。そして、この容器材料40Aに
は、1つの排気管45が一方の端壁部43に内部空間R
に連通するよう設けられている。 【0005】この容器材料40Aは、内部空間Rに放電
用ガスが充填される前に、例えば図8に示すように、シ
リンジ46の針46Aが排気管45内に挿通されて、例
えばフッ化アンモニウム水溶液などの洗浄用薬液が容器
材料40A内に注入されて、容器材料40Aの内面の洗
浄が行われる。そして、容器材料40Aの内面が洗浄さ
れた後、洗浄用薬液は容器材料40A内から振り出され
る。 【0006】その後、洗浄用水により容器材料40Aを
濯いで容器材料40A内に残留する洗浄用薬液を洗い流
すが、この洗浄用水の注入および排出は、上記と同様に
して行われる。 【0007】内面が洗浄された容器材料40Aは乾燥さ
れた後、排気管45に排気装置が接続されて内部空間R
内の空気が排出された上で、放電用ガスが内部空間R内
に充填される。そして、図9に示すように、例えばバー
ナーなどにより排気管45が焼き切られることによって
内部空間Rが封止されて、排気管の残部47を有する放
電容器40内に放電用ガスが封入されてなるランプ本体
50が形成される。 【0008】そして、ランプ本体50の外側管41の外
周面および内側管42の内周面のそれぞれに、適宜の手
段により一方の電極および他方の電極が設けられること
により、誘電体バリア放電ランプが製造される。 【0009】しかしながら、上記のような方法によって
誘電体バリア放電ランプを製造する場合には、以下のよ
うな問題がある。容器材料40Aに設けられた排気管4
5を介して行われる、容器材料40A内への洗浄液の注
入作業およびその排出作業を高い作業効率で行うことが
困難であり、その結果、誘電体バリア放電ランプの製造
に長時間を要するという問題がある。 【0010】また、容器材料40A内への洗浄液の注入
作業およびその排出作業が困難であるために、容器材料
40Aの内面を十分に洗浄することができず、汚れや異
物が容器材料40A内に残留することがあり、そのた
め、この容器材料40Aを用いて製造された場合に、誘
電体バリア放電ランプにおいては、良好な放電が阻害さ
れて発光強度が低下したり、発光ムラが生ずることがあ
る、という問題がある。 【0011】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであって、その目的は、
容器材料の内面を容易にかつ十分確実に洗浄することが
でき、その結果、良好な発光特性を有し、しかも製造が
容易である誘電体バリア放電ランプを提供することにあ
る。 【0012】 【課題を解決するための手段】本発明の誘電体バリア放
電ランプは、外側管と内側管とによる円筒状二重管構造
の放電容器を有し、当該外側管と当該内側管との間に形
成された円筒状の放電空間内に誘電体バリア放電によっ
てエキシマ分子を形成する放電用ガスが充填されてなる
誘電体バリア放電ランプであって、放電容器には、各々
放電空間に連通する流体流通管の残部が2つ以上形成さ
れており、当該流体流通管の残部は、放電容器の管軸方
向に離間する一端部および他端部に形成されていること
を特徴とする。 【0013】 【0014】 【作用】上記の構成の誘電体バリア放電ランプによれ
ば、その製造においては、放電容器を形成するための容
器材料に流体流通管が2つ以上設けられたものが用いら
れるので、少なくとも1つの流体流通管を洗浄液の注入
あるいは排出用流路として用いながら、他の流体流通管
を容器材料内の空気の流通用流路として確保することが
でき、容器材料内への洗浄液の注入作業およびその排出
作業を容易にかつ確実に行うことができる。その結果、
容器材料の内面の汚れや異物を確実に洗浄して除去する
ことができ、従って、容器材料の内面の汚れや異物に起
因する発光強度の低下や発光ムラの発生を防止すること
ができるので、良好な発光特性を得ることができる。 【0015】 【発明の実施の形態】以下、本発明の誘電体バリア放電
ランプの実施の形態について説明する。図1は、本発明
の誘電体バリア放電ランプの一例における構成を示す説
明用断面図である。この誘電体バリア放電ランプは、誘
電体よりなる円筒状の外側管11と、この外側管11内
にその管軸に沿って配置された、当該外側管11の内径
より小さい外径を有する誘電体よりなる円筒状の内側管
12とによる二重管構造を有する密閉型の放電容器10
により構成されている。この放電容器10においては、
外側管11および内側管12の各々の両端部が端壁部1
3,14によって接合されることにより、外側管11と
内側管12との間に円筒状の放電空間Sが形成されてお
り、この放電容器10内には放電用ガスが封入されてい
る。 【0016】放電容器10を構成する誘電体材料として
は、放電容器10内において放出されるエキシマ光に対
して透過性を有するもの、例えば合成石英ガラスを用い
ることができる。放電容器10内に封入される放電用ガ
スとしては、波長200nm以下のエキシマ光を放出す
るエキシマが生成されるもの、例えばキセノンガス、ア
ルゴンと塩素との混合ガスなどを用いることができる。 【0017】放電容器10における外側管11には、そ
の外周面15に密接して、例えば金網などの導電性材料
よりなる網状の一方の電極21が設けられていると共
に、内側管12には、その内周面16に密接して、例え
ばアルミニウム板よりなる他方の電極22が設けられて
いる。この他方の電極22は、例えば半円筒状のアルミ
ニウム板の2つが、適宜の押圧部材によって内側管12
の内周面16に押圧されて構成されている。そして、一
方の電極21および他方の電極22は、高周波電源23
に接続されている。 【0018】放電容器10の両端における端壁部13,
14の各々には、2つの流体流通管の残部25,26が
形成されており、従って流体流通管の残部25,26
は、軸方向に離間する状態とされている。 【0019】上記のような誘電体バリア放電ランプは、
以下のようにして製造される。図2は、図1に示した構
成の誘電体バリア放電ランプの製造において用いられる
容器材料10Aを示す説明用断面図である。この容器材
料10Aは、図7に示す容器材料40Aと同様の基本構
成を有するものであって、一方の端壁部13に第1の流
体流通管30が設けられ、他方の端壁部14に第2の流
体流通管31が内部空間Rを連通するよう設けられてい
る。第1の流体流通管30および第2の流体流通管31
は各々管径が異なり、第1の流体流通管30の管径が、
第2の流体流通管31の管径より大きいものとされてい
る。 【0020】図3は、図2に示す容器材料10Aにおけ
る一方の端壁部13と第1の流体流通管30との接合部
分を拡大して示す説明用断面図である。第1の流体流通
管30には、一方の端壁部13との接合個所の近傍に位
置する部分に縮径部分30Aが形成されている。この縮
径部分30Aは、例えばバーナーにより加熱されて形成
されたものであって、例えば外径が8.0mm、内径が
6.0mmである流体流通管では、例えば縮径部分30
Aの外径は5.0mm、内径は3.0mmである。第2
の流体流通管31についても、同様にして縮径部分(図
示せず)が形成されている。 【0021】このような容器材料10Aは、先ず洗浄工
程に付される。この洗浄工程においては、適宜の濃度、
例えば9重量%のフッ化アンモニウム水溶液などを洗浄
液として用いる薬液洗浄処理と、洗浄用水による濯ぎ処
理とが行われる。薬液洗浄処理においては、洗浄用薬液
32で満たされた薬液槽33内に、容器材料10Aを第
1の流体流通管30が下になるよう斜めに傾倒させた状
態で徐々に入れていく。このとき、例えば第1の流体流
通管30より洗浄用薬液が容器材料10A内に流入する
と同時に、第2の流体流通管31より容器材料10A内
の空気が抜けるので、洗浄用薬液32はきわめて円滑に
容器材料10A内に充填されていく。そして、図4に示
すように、薬液中に容器材料10Aを例えば30分間浸
漬させて放置しておき、その後、薬液槽33より取り出
す。この場合には、容器材料10Aを例えば第1の流体
流通管30が下になるよう傾倒させた状態で取り出すこ
とにより、この第1の流体流通管30より洗浄用薬液3
2が排出されると同時に、第2の流体流通管31より容
器材料10A内に空気が流入するので、容器材料10A
内の洗浄用薬液32がきわめて円滑に排出される。 【0022】その後、容器材料10Aを、洗浄用水を満
たした洗浄用水槽内に薬液洗浄処理の場合と同様に浸漬
させて容器材料10Aの内面を濯いだ後、洗浄槽から取
り出して濯ぎ処理を行う。この洗浄用水による濯ぎ処理
は、例えば3回程度繰り返して行うことが好ましい。 【0023】洗浄工程終了後、容器材料10Aは乾燥処
理工程に付される。乾燥処理工程においては、例えば炉
内温度が80℃に設定された電気炉内に、容器材料10
Aを第1の流体流通管30が上方に位置するよう配置し
た状態で、約1時間乾燥処理が行われる。 【0024】次いで、容器材料10Aは封止工程に付さ
れる。この封止工程においては、先ず例えばバーナーに
よって小径の第2の流体流通管31の縮径部分を加熱す
ることにより、当該縮径部分が焼き切られて、例えばド
ーム状の形態を有する流体流通管の残部26が形成され
る。そして、第2の流体流通管31が封じられた後、第
1の流体流通管30に排出装置が接続され、これにより
内部空間R内の空気の排出作業が行われ、その上で例え
ばキセノンなどの放電用ガスが内部空間R内に充填され
る。その後、第1の流体流通管30の縮径部分が例えば
バーナーにより焼き切られることによって、例えばドー
ム状の形態を有する流体流通管の残部25が形成され
る。この結果、内部空間Rが封止されて、図5に示すよ
うな一端部および他端部に2つの流体流通管の残部2
5,26を有する放電容器10内に放電用ガスが封入さ
れてなるランプ本体20が形成される。 【0025】そして、ランプ本体20の外側管11の外
周面および内側管12の内周面のそれぞれに、一方の電
極21および他方の電極22が設けられることにより、
図1に示す構成の誘電体バリア放電ランプが製造され
る。 【0026】以上において、本発明の誘電体バリア放電
ランプにおける容器材料の寸法例の一例を挙げると、以
下のとおりである。容器材料(10A)における外側管
(11)は、全長300mm,外径26.5mm,内径
24.5mm、肉厚1.0mm、内側管(12)は、全
長約3000mm,外径16mm,内径14mm、肉厚
1.0mm、内部空間(R)の内容積は80cm3 であ
る。第1の流体流通管(30)は、全長約150mm,
外径8.0mm,内径6.0mm、肉厚1.0mm、第
2の流体流通管(31)は、全長100mm,外径6.
0mm,内径4.0mm、肉厚1.0mmである。 【0027】以上の誘電体バリア放電ランプは、放電容
器10の一端部および他端部に2つの流体流通管の残部
25,26が形成されており、従って2つの流体流通管
の残部25,26が互いに放電容器10の管軸方向に離
間する状態で形成されているものである。従って、放電
容器10の製造においては、容器材料10Aとして互い
に管軸方向に離間する位置に2つの流体流通管30,3
1が設けられた容器材料10Aが用いられることによ
り、少なくとも1つの流体流通管を洗浄液の注入あるい
は排出用流路として用いながら、他の流体流通管を容器
材料内の空気の流通用流路として確保することができ、
容器材料内への洗浄液の注入作業およびその排出作業を
きわめて円滑に、十分に高い効率で行うことができる。 【0028】また、容器材料10Aの乾燥作業において
も、上方に位置された第1の流体流通管30より水蒸気
が流出していくので、容器材料10A内の空気の循環が
円滑に行われ、その結果、容器材料10Aを効率よく乾
燥させることができる。以上のことから、本発明の誘電
体バリア放電ランプは、製造が容易であるので、製造に
要する時間を大幅に短縮することができる。 【0029】また、容器材料に対して洗浄液の注入作業
およびその排出作業を確実に行うことができるので、容
器材料10Aの内面の汚れや異物を確実に洗浄して除去
することができ、その結果、容器材料10Aの内面の汚
れや異物に起因する発光強度の低下や発光ムラの発生を
防止することができるので、良好な発光特性を得ること
ができる。 【0030】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明の誘電体バリア放電ランプは、上記の実施
の形態に限定されず種々の変更を加えることが可能であ
る。例えば、容器材料に設けられる流体流通管の数、管
径および位置は、特に限定されるものではない。 【0031】 ただし、流体流通管が設けられる位置
は、放電容器の管軸方向に離間する一端部および他端部
の位置である。図6に示すように、第1の流体流通管3
0が一方の端壁部13の上方位置に設けられる場合に
は、第2の流体流通管31が設けられる位置は、第1の
流体流通管30に対して容器材料10Aの管軸方向に離
間し、かつ半径方向に離間する第1の流体流通管30の
対角の位置Aに設けられていてもよい。また、容器材料
10Aの端壁部13,14ではなく、外側管11または
内側管12に設けられていてもよい。 【0032】以上においては、容器材料に設けられる流
体流通管の数が2つである場合について説明したが、続
いて容器材料に設けられる流体流通管の数が3つである
場合および流体流通管の数が4つである場合について説
明する。容器材料に設けられる流体流通管の数が3つで
ある場合には、例えば第1の流体流通管は一方の端壁部
に、第2の流体流通管は他方の端壁部に、そして第3の
流体流通管は外側管に設けられる。この場合には、第3
の流体流通管が設けられる位置は、端壁部に近接する位
置であることが好ましい。 【0033】そして、容器材料に設けられる流体流通管
が4つである場合には、例えば第1の流体流通管は一方
の端壁部に、第2の流体流通管は他方の端壁部に、第3
の流体流通管は外側管に、そして第4の流体流通管は内
側管に設けられる。この場合には、第3の流体流通管お
よび第4の流体流通管は、端壁部に近接する位置である
ことが好ましい。 【0034】以上のような構成によれば、容器材料内へ
の洗浄液の注入作業およびその排出作業をさらに高い効
率で行うことができる。 【0035】また、容器材料内に洗浄液を注入する手段
は、いずれか1つの流体流通管に接続チューブを接続し
て、この接続チューブより洗浄液を注入してもよい。こ
の場合においても、第1の流体流通管より容器材料内に
洗浄液を注入すると同時に、第2の流体流通管から容器
材料内の空気が抜けるので、上記のような効果を発揮す
ることができる。 【0036】 【発明の効果】本発明の誘電体バリア放電ランプによれ
ば、その製造においては、放電容器を形成するための容
器材料の管軸方向に離間する一端部および他端部に流体
流通管が2つ以上設けられたものが用いられるので、少
なくとも1つの流体流通管を洗浄液の注入あるいは排出
用流路として用いながら、他の流体流通管を容器材料内
の空気の流通用流路として確保することができるため、
容器材料内への洗浄液の注入作業およびその排出作業を
容易にかつ確実に行うことができる。その結果、容器材
料内の汚れや異物を確実に洗浄して除去することがで
き、従って、容器材料の内面の汚れや異物に起因する発
光強度の低下や発光ムラの発生を防止することができる
ので、良好な発光特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の誘電体バリア放電ランプの一例におけ
る構成を示す説明用断面図である。 【図2】図1に示す誘電体バリア放電ランプにおける放
電容器を形成するための容器材料の構成の一例を示す説
明用断面図である。 【図3】図2に示す容器材料における一方の端壁部と第
1の流体流通管との接合部分を拡大して示す説明用断面
図である。 【図4】図3に示す容器材料内に洗浄液を注入させる方
法の一例を示す説明図である。 【図5】封止工程を行うことにより得られたランプ本体
を示す説明用断面図である。 【図6】流体流通管の接続例を示す容器材料の説明用断
面図である。 【図7】従来の誘電体バリア放電ランプにおける放電容
器を形成するための容器材料の構成の一例を示す説明用
断面図である。 【図8】図7に示す容器材料内に洗浄液を注入させる方
法の一例を示す説明図である。 【図9】封止工程を行うことにより得られたランプ本体
を示す説明用断面図である。 【符号の説明】 10 放電容器 10A 容器材料 11 外側管 12 内側管 13 一方の端壁部 14 他方の端壁部 15 外周面 16 内周面 20 ランプ本体 21 一方の電極 22 他方の電極 23 高周波電源 25 流体流通管の残部 26 流体流通管の残部 30 第1の流体流通管 30A 縮径部分 31 第2の流体流通管 32 薬液 33 薬液槽 40 放電容器 40A 容器材料 41 外側管 42 内側管 43 一方の端壁部 44 他方の端壁部 45 排気管 46 シリンジ 46A 針 47 排気管の残部 50 ランプ本体 S 放電空間 R 内部空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−25826(JP,A) 特開 平5−138014(JP,A) 特開 平9−199033(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 65/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 外側管と内側管とによる円筒状二重管構
    造の放電容器を有し、当該外側管と当該内側管との間に
    形成された円筒状の放電空間内に誘電体バリア放電によ
    ってエキシマ分子を形成する放電用ガスが充填されてな
    る誘電体バリア放電ランプであって、 放電容器には、各々放電空間に連通する流体流通管の残
    部が2つ以上形成されており、当該流体流通管の残部
    は、放電容器の管軸方向に離間する一端部および他端部
    に形成されていることを特徴とする誘電体バリア放電ラ
    ンプ。
JP19018899A 1999-07-05 1999-07-05 誘電体バリア放電ランプ Expired - Lifetime JP3491566B2 (ja)

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JP19018899A JP3491566B2 (ja) 1999-07-05 1999-07-05 誘電体バリア放電ランプ
TW092210001U TW563892U (en) 1999-07-05 2000-06-07 Medium barrier discharge lamp
EP00114203A EP1067582B1 (en) 1999-07-05 2000-07-02 Dielectric barrier discharge lamp
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