JP4054699B2 - Dielectric barrier discharge lamp illumination device and ultraviolet irradiation device - Google Patents

Dielectric barrier discharge lamp illumination device and ultraviolet irradiation device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体バリヤ放電ランプ照明装置およびこれを用いた紫外線照射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
キセノンなどの希ガスあるいはキセノンまたはクリプトンなどの希ガスおよび塩素などの混合ガスを無声放電させて、固有の単色に近い放射を発生させるエキシマ放電ランプすなわち誘電体バリヤ放電ランプは、数多くの文献に記載されて従来から知られている。誘電体バリヤ放電は、いわゆる無声放電によりパルス状の電流が流れる。このパルス状の電流は、高速の電子流を持ち、かつ休止期間が多いため、キセノンなどの紫外線を出す物質を一時的に分子状態(エキシマ状態)に結合し、基底状態に戻るときに再吸収の少ない紫外線を効率よく放出する。
【0003】
誘電体バリヤ放電ランプとして、細長い管状の気密容器を用いて誘電体バリヤ放電を行う誘電体バリヤ放電ランプが知られている(特許文献1参照。)。
【0004】
また、光透過性で、細長い管状で、誘電体バリヤ放電の第一の誘電体を兼ねた放電容器の外面に光透過性の外部電極と、内側に長さLと直径Dの比L/Dが30以上の金属棒または金属パイプからなる内側電極とを備えた構造も提案されている(特許文献2参照。)。
【0005】
さらに、張力の作用化で内部電極を配設したり、内部電極に位置規制子すなわちアンカーを装着したりした構成とすることによって、内部電極の垂下を抑制した誘電体バリヤ放電ランプも本発明者らにより開発されている(特許文献3参照。)。特許文献3によれば、アンカーを導電性金属により構成することにより、アンカーが内部電極の一部としても作用するので、内外電極間の距離が小さくなり、始動性が向上する。
【0006】
特許文献1ないし3に示されているような細長い気密容器、気密容器内の軸方向に延在する内部電極および密容器内に封入されたエキシマ生成ガスを備えた発光管を形成し、冷却機能を有するとともに気密容器の外面の一部が嵌合するように凹窪させた灯体に、上記発光管を圧接し、かつ、両者間に外部電極を介在させることにより、気密容器の外面に外部電極を密着させて管軸方向に沿って一様な誘電体バリア放電を生起させるとともに、発光管から発生する熱を速やかに放散させて発光効率を高い状態に維持することができる。
【0007】
気密容器の内部に封装される内部電極に対する給電は、内部電極の一端または両端から行うことができる。しかし、給電を誘電体バリ放電ランプの一端側から行うことにより、配線が容易になる。
【0008】
また、誘電体バリ放電ランプは、点灯中の放電に伴って生じる発熱のために、発光効率が低下するので、灯体の冷却機能として灯体の内部に水などの冷却媒体通流路を形成して、冷却媒体を灯体の一端から流入し、他端から排出することにより、灯体を介して誘電体バリ放電ランプを冷却し、最適な動作温度で誘電体バリ放電ランプを高効率で点灯させることができる。
【0009】
【特許文献1】
特開平11−111235号公報
【特許文献2】
特開平7−272692号公報
【特許文献3】
特開2001−084966号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところが、誘電体バリ放電ランプの管軸方向に沿った紫外線照度分布が内部電極の給電端側で高く、反対に末端側で低くなり、そのため管軸方向に均一な紫外線照度分布を得にくいことが分かった。
【0010】
また、誘電体バリ放電ランプの管軸方向に沿った紫外線照度分布は、灯体の冷却媒体通流路の流入口側で高く、反対に流出口側で低くなり、そのため管軸方向に均一な紫外線照度分布を得にくいことも分かった。
【0011】
本発明は、紫外線を照射すべきワークが管軸に対して直角方向に相対的に移動した場合、ワークに対する紫外線照射量が管軸方向に沿って均整化される誘電体バリヤ放電ランプ照明装置およびこれを用いた紫外線照射装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を達成するための手段】
請求項1の発明の誘電体バリヤ放電ランプ照明装置は、紫外線透過性の材料からなる細長い管状の気密容器、気密容器内にその軸方向に沿って封装されるとともに一端から給電される内部電極、気密容器内に封入されたエキシマ生成ガス、および気密容器の外面にその軸方向に沿って添接されるとともに気密容器の他端側から給電されて内部電極との協働によって気密容器内に誘電体バリ放電を生起するように作用する外部電極を具備した複数の誘電体バリヤ放電ランプを、その内部電極および外部電極に対するそれぞれの給電端が互い違いに隣接するように並列的に配置したことにより特徴付けられている。
【0013】
本発明の誘電体バリヤ放電ランプ照明装置は、内部電極に対する給電が気密容器の一端から行われ、かつ外部電極に対する給電が気密容器の他端側から行われるようにした誘電体バリヤ放電ランプの複数を、それぞれの給電端が互い違いに隣接するように配列することにより構成されている。以下、誘電体バリヤ放電ランプの構成要素ごとに説明する。
【0014】
<誘電体バリヤ放電ランプについて> 誘電体バリヤ放電ランプは、気密容器、内部電極、エキシマ生成ガスおよび外部電極を備えている。
【0015】
(気密容器について) 気密容器は、紫外線透過性の材料からなり、一般的には合成石英ガラスを用いて製作することができる。しかし、本発明は、利用しようとする波長の真空紫外線に対して紫外線透過性であればどのような材料で構成してもよい。
【0016】
また、気密容器は、紫外線出力を多くするには、その外径を12mm以上にするのがよい。また、放電開始電圧を低くするには内径を25mm以下にするのがよい。さらに、肉厚を2mm以下、好適には0.3〜1mm程度にすることができる。これに対して、気密容器の長さは、全く制限されないのであって、所要の紫外線照射長さに応じて任意の長さ、たとえば1m程度にすることができる。特に本発明によれば、支持手段により外部電極を気密容器の管軸方向に均一に圧接しやすくなるので、1m以上の長さであってもよい。
【0017】
気密容器の内部を排気してからエキシマ生成ガスを封入するための手段として、排気管を気密容器に接続する。本発明においては、排気管を気密容器の一方の端部近傍であって、かつ、灯体から外部へ露出する部位の側面に接続する。なお、排気管を介して排気したら、エキシマ生成ガスを排気管から気密容器内に封入し、排気管をチップオフすることにより、排気チップオフ部が形成される。排気を気密容器の一端側に形成した排気管を経由して排気すると、特に気密容器が1m以上のように長い場合、充分な排気をするのに多少時間が長くなる傾向がある。そこで、要すれば、気密容器の両端近傍に一対の排気管を形成して、同時に排気を行うように構成してもよい。したがって、この場合には、一対の排気チップオフ部が形成される。
【0018】
また、気密容器は、管状であれば真っ直ぐな直管だけでなく、多少湾曲していてもよい。実際上、細長い管を形成する際に多少の湾曲が形成されやすく、例えば全長約1200mmに対して最大1mm程度以下の湾曲が形成され得る。しかし、この程度の湾曲は、ほぼ直管であるとして許容される。なお、気密容器が上記のように円弧状に湾曲している場合、円弧の背の部分を外部電極に対向するように配置するのがよい。また、円弧の側面の部分を外部電極に対向するように配置してもよい。したがって、上記の中間の任意の角度範囲内で外部電極が対向するように両者の配置を管理することによって、外部電極の気密容器の外面に対する良好な圧接を得ることができる。なお、管の断面形状は、円形が一般的であるが、要すれば楕円形、四角形など所望の断面形状を採用することができる。
【0019】
(内部電極について) 内部電極は、気密容器の内部に封装されるとともに、気密容器の一端から給電されるのであれば、どのような構成であってもよい。例えば、多数の単位メッシュ部分が気密容器の軸方向にそれぞれ空隙を介して配設されたメッシュ状をなしていたり、既述の従来技術におけるような種々の構成の内部電極を任意所望により採用したりすることが許容される。しかし、内部電極がメッシュ状をなしていることにより、紫外線発生量を相対的に多くすることができるので、好適である。なお、「多数の単位メッシュ部分が気密容器の軸方向にそれぞれ空隙を介して配設されたメッシュ状をなしている」とは、単位メッシュ部分が気密容器の内壁面に接近し、かつ、気密容器の軸方向に互いに空間的に離間しているが、導電的に接続している状態をいう。なお、単位メッシュ部分は、周方向に対して連続していてもよいし、分断していてもよい。したがって、この単位メッシュ部分は、具体的にはたとえばリング状(前者の態様)、スパイラル状またはコイル状(後者の態様)、あるいは網目状などをなしていることが許容される。なお、網目状の場合には、その網目の構成によって前者または後者の属する。
【0020】
単位メッシュ部分がリング状をなしている場合には、気密容器の軸方向に延在する連結部分を備えていることによって、多数の単位メッシュ部分を所定のピッチで連結し、かつ、導電的に接続することができる。なお、連結部分を気密容器の中心軸に沿って延在するように構成することにより、内部電極の全体が多数のリングアンカー(単位メッシュ部分に相当する。)を備えた複写用ハロゲン電球のフィラメントのような形態を呈し、製造設備を流用することができて製造が容易になる。しかし、要すれば、気密容器の中心軸を外してメッシュ状部分のリングの部分に連結部分を直接接続した構成を採用してもよい。なお、連結部分は、単線の直線状でもよいし、また外径が気密容器の内径に対して20%以下のコイル状をなしていてもよい。また、連結部分を適当な値の張力、好適には2kg以上の張力が中心軸方向に作用している状態で封装することができる。張力を作用させるには、内部電極をコイル状に形成すると好都合である。コイル状でなくても、連結部分に中心軸方向の張力を作用させることができる。連結部分がどのような形状であっても、その両端側で気密容器の両端部に封着することにより、連結部分に張力を作用させやすくなる。しかし、要すれば、連結部分を気密容器の片側にのみその一端で封着し、他端を気密容器の他端側に適当な手段たとえばアンカーワイヤによって封止部に固定することにより、連結部分に張力を作用させることもできる。
【0021】
これに対して、単位メッシュ部分がスパイラル状や網目状をなしている場合には、そのスパイラルや網目の部分が連結部分としても機能して、多数の単位メッシュ部分が互いに機械的および導電的に連結する。しかし、スパイラル状や網目状の単位メッシュ部分に単一または複数の棒状体からなる連結部分を溶接するなどによって、より一層内部電極の保形性を付与することができる。あるいは棒状体の連結部分に代えて巻枠を用いてスパイラル状や網目状の単位メッシュ部分を形成すると、保形性が良好になる。なお、巻枠は、絶縁性および導電性のいずれであってもよい。メッシュ状部分に対して、上述のいずれかの構成を採用すれば、内部電極の全体に形状の安定性を付与して、その取扱いを容易にすることができる。
【0022】
また、内部電極は、その単位メッシュ部分の軸方向に対するピッチP(m)が後述するエキシマ生成ガスの圧力p(Pa)との積p・Pが所定の範囲に入っているように構成される。
【0023】
さらに、本発明においては、後述するようにエキシマ生成ガスの封入圧を高くしてランプ効率を向上させる場合であっても、単位メッシュ部分と気密容器の内壁面との間の距離を3mm以下にすることができる。上記距離が3mm以下であれば、ある条件下で放電維持電圧を1000V以下に抑えることができる。
【0024】
さらに、内部電極を構成する材料は、特段限定されないが、たとえばタングステン、モリブデンおよびニッケルなどの耐火性の金属を用いればよいが、タングステンやニッケルは、仕事関数が相対的に小さく、電子放出しやすいから、始動電圧を低下させるのに効果的である。
【0025】
さらにまた、内部電極を石英ガラスからなる気密容器の端部に封着するには、石英ガラスにコンパクトに封着する場合に多用されている封着金属箔を用いる封着構造を採用することができる。また、石英ガラスをピンチシールすることにより、封着金属箔を気密にシールすることができる。
【0026】
(エキシマ生成ガスについて) エキシマ生成ガスは、キセノン、クリプトン、アルゴンまたはヘリウムなどの希ガスの一種または複数種の混合あるいは希ガスおよびフッ素、塩素、臭素またはヨウ素などのハロゲンの混合ガスたとえばXeCl、KrClなどを用いることができる。また、エキシマ生成ガスに加えてエキシマを生成しないガスたとえばネオンなどを混合して用いることもできる。
【0027】
さらに、エキシマ生成ガスの圧力を20000Pa以上にすることができる。圧力が大きくなるに伴いランプ効率が向上して紫外線出力は増大する。ただし、ランプ効率は圧力の増加に対して飽和傾向を示す。
【0028】
(外部電極について) 外部電極は、誘電体バリヤ放電ランプの気密容器、エキシマ形成ガスおよび内部電極を備えている発光管に対してその気密容器の外面にその軸方向に沿って添設される。添接の態様は、着脱可能な態様および着脱不能な態様のいずれであってもよい。そして、気密容器の内部に封装された内部電極との間に気密容器の壁面を誘電体とする誘電体バリ放電を気密容器の内部に生起させるように作用する。また、外部電極に対する給電は、気密容器の他端側から行われる。したがって、誘電体バリヤ放電ランプに対する給電は、気密容器の両端側に分かれて行われる。
【0029】
また、外部電極は、内部電極にほぼ正対するような管軸方向の長さを有している。そうすれば、発光管の管軸方向に沿って誘電体バリ放電を生起させることができる。なお、外部電極の管軸に直交する方向の幅は、一般的には気密容器の管軸を中心とする角度で約60〜300°程度の範囲内であるのがよい。したがって、外部電極が配設されないで発光管の気密容器が外部に露出される部分が約300〜60°の程度の範囲で形成されることになり、気密容器の壁面を透過した紫外線を上記露出部分から外部へ、しかも、発光管の管軸方向に沿った比較的長い距離にわたり、照射して種々の目的のために利用することができる。しかし、誘電体バリ放電によりなるべく多量の紫外線を放射させるとともに、放射された紫外線を好ましい角度で照射するために、外部電極の管軸に直交する方向の幅は、好適には約90〜240°程度の範囲内であるのがよい。また、外部電極の着脱に対する高い容易性と支持手段によるばね力の作用下で気密容器の外面に対する強い圧接を得るためには、240°以下程度の範囲内であるのがよい。したがって、外部電極の着脱性と紫外線の放射性とをともに満足するためには、60〜240°程度の範囲が最適である。
【0030】
さらに、外部電極は、気密容器の外面に着脱可能に添設される場合、薄くてフレキシブルな導電性の金属の箔、板または金属線などであってもよいし、肉厚の剛性体であってもよい。上記のいずれであっても、外部電極の気密容器に面する内面は、紫外線に対する反射率が高ければ、反射手段として作用するので、外部に取り出し得る紫外線量を多くするのに効果的である。紫外線反射率が高い材質としては、例えば高純度アルミニウムまたは銀などを用いることができる。外部電極が剛性体からなる場合、灯体としても機能するものを用いるこができる。
【0031】
さらにまた、外部電極は、連続した面状またはメッシュ状のいずれの状態をなしていてもよい。なお、メッシュ状とは、多数の単位メッシュ部分が気密容器の軸方向にそれぞれ空隙を介して配設され、かつ、単位メッシュ部分が気密容器の内壁面に接近し、さらに気密容器の軸方向に互いに空間的に離間しているが、導電的に接続している状態をいう。また、単位メッシュ部分は、周方向に対して連続していてもよいし、分断していてもよい。したがって、この単位メッシュ部分は、具体的には例えば網目状などをなしていることが許容される。
【0032】
<複数の誘電体バリ放電ランプの配列について> 複数の誘電体バリ放電ランプは、内部電極および外部電極に対するそれぞれの給電端が互い違いに隣接するように配列されている。なお、本発明において、「内部電極および外部電極に対するそれぞれの給電端が互い違いに隣接する」とは、誘電体バリ放電ランプが1本単位で、その気密容器の両端側に分かれた2つの給電端が左右の端部側に交互に振り分けられている態様だけでなく、複数本単位で振り分けられている態様をも含むことを意味している。前者の態様の場合、きめ細かく紫外線照度の均整化を図ることができるが、後者の態様であっても、積分的な意味での均整化を図ることができるからである。
【0033】
また、誘電体バリ放電ランプの数は、左右に振り分けられる数が等しくなるのが好ましい。しかし、誘電体バリ放電ランプの数がある程度、例えば9本以上であれば、左右の差が少なくなるので、その程度において奇数本であってもよい。
【0034】
<本発明の作用について> 本発明においては、以上説明した構成を具備していることにより、発明の所期の目的を達成することができる。
【0035】
すなわち、この種の誘電体バリ放電ランプにおいては、内部電極の給電端に近いほど誘電体バリ放電が強く発生するので、内部電極の長手方向、したがって誘電体バリ放電ランプの管軸方向に沿って内部電極の給電端から非給電端に向かって紫外線照度が低減していく傾向がある。
【0036】
これに対して、本発明によれば、上記のように誘電体バリ放電ランプの内部電極および外部電極に対するそれぞれの給電端が気密容器の両端側に分かれていて、かつ隣接する誘電体バリヤ放電ランプの間で左右に振り分けられて複数並列配置されているので、紫外線照度のより高い均整度向上のためには偶数であるのが好ましい。しかし、誘電体バリを照射すべきワークが管軸に対して直角方向に相対的に移動した場合、ワークに対する紫外線照射量が管軸方向に沿って均整化される。なお、誘電体バリ放電ランプの数は、紫外線放電ランプの数が9本以上であれば、左右の差が少なくなるので、その程度において奇数であってもよい。
【0037】
<その他の構成について>
本発明の必須構成要素ではないが、所望により以下の構成を選択的に付加することができる。
1 (ランプソケットについて) 誘電体バリヤ放電ランプへの電を容易にするために、気密容器の両端に適当な形状および構造のランプソケットを装着することができる。そして、ランプソケットを介して支持手段により発光管を支持することができる。
2 (支持手段について) 支持手段は、誘電体バリヤ放電ランプの気密容器の両端を支持する手段である。また、支持手段にばね力を介在させて誘電体バリヤ放電ランプを支持するように構成することができる。これにより、気密容器と、その外面に添設された外部電極とを、ばね力を作用させて相互に圧接させることが容易になる。ばね力は、少なくとも気密容器の一端に、好適には両端に作用させるように構成される。ばね力を作用させるための具体的な手段は、特段限定されないが、例えばばねを介して気密容器を支持することができる。また、気密容器の支持する支持部と、この支持部と並列的にばね力を作用させるばね部とを備えた支持手段を用いることも許容される。
【0038】
ばねを介して気密容器を支持する支持手段の場合、支持手段は、その固定部と気密容器との間にばねを介在させている。ばねは、板状、棒状などなしたばね材を種々の構造、形状に加工して用いることができる。ばね力を作用させる支持手段を気密容器の一端に配設しながら、気密容器の全長にわたりばね力を作用させて外部電極を気密容器の外面に圧接する場合、気密容器の一端をヒンジからなる支持手段で固定部に回動可能に取付け、他端をばね力を作用させる支持手段によって固定部に取付けることができる。
【0039】
外部電極を気密容器の外面に圧接するために、固定部として気密容器の長手方向に沿って延在する剛性を備えた灯体を利用することができる。そうすれば、灯体に対して気密容器を押し付けることができ、そのときに灯体と気密容器の間に外部電極を挟持させることができるので、外部電極を気密容器の外面に密接させるのに都合がよい。このような態様においては、外部電極を柔軟な部材により形成することができ、紫外線反射性の高い部材を用いて比較的安価な外部電極を得やすくする。また、灯体に適当な冷却手段を配設することにより、外部電極を経由して気密容器の熱を取り除いて、紫外線放射効率を高い状態に保持するのに効果的である。冷却手段として冷却媒体、例えば水などを灯体の内部に通流させることができる。
3 (灯体について) 灯体は、熱伝導性の物質、例えばアルミニウムやステンレス鋼などからなり、そこに誘電体バリ放電ランプが熱伝導状態に添接されるので、誘電体バリ放電ランプの点灯により発生する熱を除去する手段として利用することができる。このような灯体の作用を強化するために、灯体を強制的に冷却することができる。例えば、灯体の内部または外部に冷却媒体、例えば水を通流させるように構成することができる。または、灯体の外面を凹凸形状して放熱しやすい構造にしたり、および/または強制的に空気を通過させるファン装置を用いたりするなど、既知の冷却手段を適宜用いることができる。
【0040】
また、灯体に誘電体バリ放電ランプを添接することにより、誘電体バリ放電ランプを支持しやすくなる。そのために、要すれば、後述する支持手段を用いることができる。
【0041】
さらに、灯体に誘電体バリ放電ランプを添接することにより、所望により外部電極を気密容器と灯体との間に挟持して、外部電極を気密容器の外面に圧接させやすくなる。このために、後述する支持手段を用いることができる。
【0042】
請求項2の発明の誘電体バリヤ放電ランプ照明装置は、誘電体バリヤ放電ランプと、内部に一端側の流入口から他端側の流出口へ通じる冷却媒体通流路を備え誘電体バリヤ放電ランプの長さ方向に添接された細長い灯体とを具備した誘電体バリヤ放電ランプユニットの複数を灯体の冷却媒体の流入口が互い違いに隣接するように並列的に配置したことにより特徴付けられている。
【0043】
本発明において、単体の誘電体バリヤ放電ランプは、請求項1の発明において説明した構成を備えていることを許容する。
【0044】
灯体は、請求項1の発明において説明した構成に加えて内部に冷却媒体通流路を備えていることを許容するとともに、灯体の一端側に冷却媒体の流入口が、また他端側に流出口が、それぞれ形成されている。なお、冷却媒体通流路は、灯体の内部に、例えば灯体内を刳り貫いて形成してもよいし、灯体の外面にパイプ状の冷却媒体通流路を溶接などにより熱伝導的に取付けることによって形成してもよい。
【0045】
灯体と単体の誘電体バリヤ放電ランプとは、組み合わされて誘電体バリヤ放電ランプユニットを構成するが、なるべく短い間隔でより多くの誘電体バリヤ放電ランプユニットを配列して少ない面積の中で所要の紫外線量を確保できるようにするために、灯体の幅は、比較的狭くするのがよい。好ましくは誘電体バリヤ放電ランプの最大幅に対して約120〜200%程度である。
【0046】
複数の誘電体バリヤ放電ランプユニットの配列は、灯体の冷却媒体通流路の流入口が互い違いに隣接するように配列されている。なお、本発明において、「流入口が互い違いに隣接する」とは、誘電体バリ放電ランプユニットが1本単位で、その流入口が左右の端部側に交互に振り分けられている態様だけでなく、複数本単位で振り分けられている態様をも含むことを意味している。前者の態様の場合、きめ細かく紫外線照度の均整化を図ることができるが、後者の態様であっても、積分的な意味での均整化を図ることができるからである。
【0047】
また、誘電体バリ放電ランプの数は、左右に振り分けられる数が等しくなる、すなわち偶数であるのが紫外線照度の均整度向上のためには好ましい。しかし、誘電体バリ放電ランプの数がある程度、例えば9本以上であれば、左右の差が少なくなるので、その程度において奇数本であってもよい。
【0048】
そうして、本発明においては、以上説明した構成を具備していることにより、発明の所期の目的を達成することができる。
【0049】
すなわち、この種の誘電体バリ放電ランプにおいては、温度が上昇すると、発光効率が低下する。また、灯体の温度は、冷却媒体の流入口から流出口に向かって順次上昇してく。したがって、誘電体バリ放電ランプの管軸方向に沿って流入口から流出口に向かって紫外線照度が低減していく傾向がある。
【0050】
これに対して、本発明によれば、上記のように灯体の流入口が左右両端に振り分けられて複数並列配置されているので、紫外線を照射すべきワークが管軸に対して直角方向に相対的に移動した場合、ワークに対する紫外線照射量が管軸方向に沿って均整化される。
【0051】
請求項3の発明の紫外線照射装置は、請求項1または2記載の誘電体バリヤ放電ランプ装置と;誘電体バリヤ放電ランプ装置を配設した紫外線照射装置本体と;誘電体バリヤ放電ランプ装置を点灯する高周波点灯回路と;を具備していることを特徴としている。
【0052】
本発明において、「紫外線照射装置」とは、誘電体バリヤ放電ランプ装置から発生する紫外線を利用するあらゆる装置を意味する。たとえば、半導体ステッパー、光洗浄装置、光硬化装置および光乾燥装置などである。また、「紫外線照射装置本体」とは、紫外線照射装置から誘電体バリヤ放電ランプ装置および高周波発生手段を除外した残余の部分を意味する。
【0053】
また、誘電体バリヤ放電ランプ装置は、必要に応じて1ないし複数本を使用することができる。
【0054】
さらに、誘電体バリヤ放電ランプ装置を点灯するためには、高周波点灯回路を用いる。高周波点灯回路は、高周波発生手段を含み、高周波電圧を発生して誘電体バリヤ放電ランプ装置に、その点灯に必要な高周波電力を供給する。なお、「高周波」とは、10kHz以上の周波数をいう。しかし、好適には100kHz〜2MHzである。また、高周波点灯回路は、誘電体バリヤ放電ランプ装置の安定点灯時に1500V程度以下、好適には700〜1000Vの高周波電圧を印加するのが好ましい。さらに、誘電体バリヤ放電ランプ装置の始動電圧は、2〜2.3kVp-pであり、高周波点灯回路の二次開放電圧を始動電圧まで高めることにより容易に始動させることができる。この場合、高周波発生手段として並列インバータを主体として構成すると、高い昇圧比を容易に得ることができるので好適である。そして、高周波出力波形が正弦波なので、誘電体バリヤ放電ランプ装置を点灯する際にノイズ発生が少なくなる。しかし、要すれば、高周波発生手段とは別に始動用パルス電圧発生手段を併用することもできる。さらにまた、誘電体バリヤ放電ランプ装置と高周波点灯回路とは近接位置に配置するのが好ましいが、要すれば互いに離間した位置に配置することもできる。誘電体バリヤ放電ランプ装置は、一般の放電ランプと異なり限流手段を直列に接続する必要がない。しかし、ランプ電流を所定値に調節するために、適当な値のインピーダンスを直列に接続して点灯することは、必要に応じてなすことができる。また、誘電体バリヤ放電ランプ装置を高周波点灯回路に接続するに際して、外部電極を接地すると、ノイズ発生が少なくなる。
【0055】
内部電極がメッシュ状をなす構成で、かつ、陽極であって、外部電極が陰極のときの誘電体バリヤ放電においては、内部電極の単位メッシュ部分の近傍からの紫外線放射が多く、隣接する単位メッシュ部分の中間からの紫外線放射が少なくなる。したがって、単位メッシュ部分のピッチが大きいと、気密容器の軸方向における紫外線照度の均整度が悪くなるとともに、紫外線照度も低下することが分かった。なお、内部電極および外部電極の位相が逆の場合には、上述のようにはならない。内部電極の単位メッシュ部分のピッチを4mm以下であれば、単位メッシュ部分の間の紫外線照度が低くなる谷間の部分がそれぞれの単位メッシュ部分によって生じる紫外線強度の強い領域により埋められるため、その結果気密容器の軸方向の紫外線照度の均整度が著しく向上するとともに、紫外線照度が向上する。
【0056】
また、パルス点灯により強いアフターグロー発光が発生するので、紫外線照度向上に貢献する。
【0057】
高周波点灯回路は、パルス電圧を出力するのであれば、その余の構成を問わないが、たとえば矩形波出力のインバータを用いることにより、矩形波のパルスを得ることができる。しかし、正弦波出力のインバータを用いて正弦波のパルスを得る構成であってもよい。
【0058】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0059】
図1ないし図8は、本発明の誘電体バリヤ放電ランプ照明装置における第1の実施の形態を示し、図1は複数の誘電体バリヤ放電ランプの配置と給電の態様を説明する概念図、図2は誘電体バリヤ放電ランプの一部切欠正面図および左右側面図、図3は発光管の正面図、図4は拡大要部中央断面正面図、図5は非給電端側のランプソケットおよび支持手段の拡大要部断面正面図、図6は図5のVI−VI´線に沿う断面図、図7は灯体の拡大縦断面図、図8は同じく右側面図である。
【0060】
各図において、誘電体バリヤ放電ランプ照明装置EXFは、複数、図1においては4灯の誘電体バリヤ放電ランプユニットEUを密に隣接して配置している。各誘電体バリヤ放電ランプユニットEUは、それぞれ単一の誘電体バリヤ放電ランプEXLおよび灯体CBの組み合わせからなる。誘電体バリヤ放電ランプEXLは、全長が1295mm、有効発光長が1130mmである。以下、各構成要素について説明する。
【0061】
<誘電体バリヤ放電ランプEXLについて> 本実施の形態において、誘電体バリヤ放電ランプEXLは、発光管LT、外部電極OE、内部電極給電端側のランプソケットLS1、第1の支持手段SS1、外部電極給電端側のランプソケットLS2および第2の支持手段SS2を具備して構成されている。なお、図中、Tは、電圧側電源端子台である。
【0062】
(発光管LTについて) 発光管LTは、図3に示すように、気密容器1、エキシマ形成ガス、内部電極2および一対の導入線3、4からなる。
【0063】
気密容器1は、全長が約1200mmで、紫外線透過性の材料からなり、外径が18mm、内径16mmの細長い円筒状の中空部1aおよび中空部1aの両端に形成された封止部1bを備えている。封止部1bは、内部にモリブデン箔1b1が埋設されたピンチシール構造である。また、中空部1aの一端部近傍には、排気チップオフ部1cが側面から突出している。なお、排気チップオフ部1cは、気密容器1の一端から40mmの位置に形成されている。
【0064】
気密容器1の中空部1aの内部にはエキシマ生成ガスとしてキセノンが封入されている。
【0065】
内部電極2は、連結部2a、多数の単位メッシュ部分2bおよび両端直線部2cからなる。連結部2aは、線径0.26mmのタングステン線からなる金属細線を巻回してなる外径1.2mmのコイル2aを主体として構成されている。単位メッシュ部分2bは、連結部2aに例えば15mm間隔の一定ピッチで多数配設したリング状アンカーからなる。両端直線部2cは、連結部2aの両端を引き延ばして形成されている。そして、内部電極2は、約2kgの張力を作用させた状態で、気密容器1の両端に形成された封止部1bのモリブデン箔1b1の一端に両端直線部2cを溶接している。内部電極2の連結部2aは、気密容器1内に装架された状態で張力の作用によって引き延ばされている。
【0066】
一対の導入線3、4は、その内端が気密容器1の両端に形成された封止部1bに埋設されたモリブデン箔1b1に溶接され、基端が封止部1bから外部へ露出している。ただし、導入線4は、非給電側となるので、気密容器1を封止後に外部露出部が切断されて短寸になっている。なお、必要に応じて耐熱性絶縁体を塗布して導入線4の切断後の露出部を隠蔽することができる。
【0067】
(外部電極OEについて) 外部電極OEは、主として図4に示すように、電極主部11、補強リング部12およびパッキン13を備えている。そして、電極主部11は、横断面が約220°の開口角をなすように高純度アルミニウム板を成形してほぼ円弧状に湾曲した樋状体からなり、発光管LTの気密容器1の内部電極2に対向する領域のほぼ全長にわたって、気密容器1の外面に嵌合されている。補強リング部12は、導電性金属からなり、一端が電極主部11の端部に上側から重なり、他端側が後述する内部電極給電端側のランプソケットLS1の開口内に挿入されている。パッキン13は、補強リング部12と気密容器1の対面する外面との間に介在して、内部電極給電端側のランプソケットLSIの内部に対して防水、防湿的にシールする。
【0068】
内部電極給電端側のランプソケットLS1について) 内部電極給電端側のランプソケットLS1は、主として図4に示すように、発光管LTの内部電極2に対して給電を行う機能を有していて、ソケット筒体14、締付リング部15、ワイヤハーネス16、絶縁ディスク17および絶縁保護部18からなる。ソケット筒体14は、有底筒状をなしていて、発光管LTの給電側の端部を包持する。そして、底部の中央に小さな開口を備えている。締付リング部15は、ソケット筒体14の開口部に導電的および機械的に固着され、外部電極OEの補強リング部12およびパッキン13を介して発光管LTの給電側の端部を締め付けてソケット筒体14に固定する。
【0069】
ワイヤハーネス16は、発光管LTから導出されている導入線3と、後述する取付・端子装置23との間を電気的に接続している。絶縁ディスク17は、中央に比較的小さな開口を有するセラミックス円盤からなり、ソケット筒体14の底部から上記開口を経由して導入されるワイヤハーネス16をソケット筒体14から絶縁的に保護する。絶縁保護部18は、セラミックス筒状体からなり、ソケット筒体14内に導入されるワイヤハーネス16を内部に挿通することにより、固定しながら絶縁的に保持する。
【0070】
(第1の支持手段SS1について) 第1の支持手段SS1は、主として図4に示すように、ばね力を介して内部電極給電端側のランプソケットLS1を支持している。そして、絶縁継ぎ手19、板ばね20、第1のアーム21、第2のアーム22、取付・端子装置23およびからなる。
【0071】
絶縁継ぎ手19は、その一端が第2のアーム22の先端に固定され、他端から結合板19aが突出している。なお、結合板19aは、第2のアーム22に対して絶縁されている。
【0072】
板ばね20は、全体としてL字状をなしていて、中間部に湾曲したばね力付与部20aが形成されている。また、板ばね20の一端は、絶縁継ぎ手19および第2のアーム22を介して内部電極給電端側のランプソケットLS1のソケット筒体14に絶縁的に接続している。さらに、板ばね20の他端は、取付・端子装置23に固定されている。
【0073】
第1のアーム21は、その基端がソケット筒体14の後端部に溶接されており、給電端側のランプソケットLS1の絶縁保護部18をソケット筒体14に固定している。
【0074】
第2のアーム22は、主として図4に示すように、その基端が内部電極給電端側のランプソケットLS1のソケット筒体14の前端部に溶接されている。
【0075】
取付・端子装置23は、ソケット筒体15から離間した位置においてソケット筒体15に結合しているとともに、発光管LTおよび外部電極OEを内部電極給電側のランプソケットLS1および第1の支持手段SS1を介してばね力を付与して固定するためにも機能する。そして、取付・端子金具23a、ボルト・ナット23bおよび取付ねじ23cを備えている。取付・端子金具23aは、その一端がボルト・ナット23bにより板ばね20およびワイヤハーネス16に接続している。また、他端が取付ねじ23cにより電圧側電源端子台Tに例えば図示のように垂下状態で取付けられる。ボルト・ナット23bは、内部電極給電端側のランプソケットLS1を介して誘電体バリヤ放電ランプ装置EXLの給電端を支持するとともに、端子金具としても機能するもので、その板面が誘電体バリヤ放電ランプ装置EXLとほぼ平行に延在している。ボルト・ナット23bは、ワイヤハーネス16の他端を取付・端子金具23aに板ばね20と一緒に機械的および電気的に接続している。
【0076】
外部電極給電端側のランプソケットLS2について) 外部電極給電端側のランプソケットLS2は、主として図5に示すように、概略内部電極給電端のランプソケットLS1に構造が類似しているが、内部電極2に対する給電は行われないで、かつ、外部電極OEを接地して外部電極OEに給電するように構成されていて、ソケット筒体30、締付リング部31および絶縁ディスク32からなる。
【0077】
ソケット筒体30は、有底筒状をなしていて、気密容器1の他端すなわち外部電極OEへの給電側の端部を包持する。
【0078】
締付リング部31は、図6に示すように、2つ割り構造になっていて、一対の締付けねじ31aをねじ込むことによって、外部電極OEをソケット筒体30の開口部に導電的および機械的に接続するとともに、気密容器1端部を締め付けてソケット筒体30に固定する。
【0079】
絶縁ディスク32は、ソケット筒体30の底部内面に配設され、発光管LTの内部電極2に接続する導入線4を接地されるソケット筒体30から絶縁的に保護する。
【0080】
(第2の支持手段SS2について) 第2の支持手段SS2は、主として図5に示すように、ばね力を介して外部電極給電端側のランプソケットLS2を支持している。そして、取付・端子装置35、板ばね36およびアーム37からなる。
【0081】
取付・端子装置35は、取付・端子金具35a、ねじ35bおよび取付ねじ35cを備えている。取付・端子金具35aは、外部電極給電端側のランプソケットLS2を介して誘電体バリヤ放電ランプ装置EXLの外部電極OEを図示しない接地電源端子台に電気的に接続すると同時に、誘電体バリヤ放電ランプ装置EXLの外部電極給電端を支持するもので、その板面が誘電体バリヤ放電ランプ装置EXLとほぼ平行に延在している。ねじ35bは、板ばね36を取付・端子金具35aの一端に接続する。取付ねじ35cは、取付・端子金具35aの他端を図示しない接地電源端子台に機械的および電気的に取付ける。
【0082】
板ばね36は、全体としてL字状をなしていて、中間部に湾曲したばね力付与部36aが形成されている。板ばね36の一端は、アーム37を介して非給電端側のランプソケットLS2のソケット筒体30に接続している。板ばね36の他端は、端子ねじ35bにより取付・端子金具35aに固定されている。アーム37は、その基端がソケット筒体30の前端部に溶接されている。
【0083】
アーム37は、基端がソケット筒体30に溶接され、先端が板ばね36に接続している。
【0084】
<灯体CBについて> 灯体CBは、図7および図8に示すように、発光管LTに沿って細長くて、下面に気密容器1の約半分が埋設される程度の断面半円形の凹窪部40が形成されているとともに、内部に中空な冷却媒体流通路41が形成されている。冷却媒体流通路41は、灯体CBの一端側に配設された流入口41aから流入して、他端側に配設された流出口(図示しない。)から流出するように構成されている。また、灯体CBは、その長さが発光管LTの有効発光長に対向する長さを有している。そして、灯体CBの一端から露出した位置に排気チップオフ部1cが配置されている。排気チップオフ部1cは、気密容器1の外周の任意の角度位置に配置されていてもよい。
【0085】
<複数の誘電体バリ放電ランプユニットEuの配列について> 複数の誘電体バリ放電ランプユニットEuは、誘電体バリ放電ランプEXLの内部電極に対する給電端と外部電極に対する給電端と気密容器の両端側に分かれているとともに、隣接する誘電体バリヤ放電ランプEXLの間においては内部電極の給電端と外部電極の給電端が左右に交互に位置するように配列されている。すなわち、図1において、上から1番目および3番目の内部電極給電端が図1の右側であり、外部電極給電端が図1の左側で接地されているように描かれている。これに対して、図1の上から2番目および4番目の内部電極給電端は図1の左側に位置している。なお、各内部電極給電端には、それぞれ高周波電源Sの一極が接続している。また、高周波電源Sの他極および各外部電極給電端は接地されていることで電気的に接続している
【0086】
図9は、本発明の誘電体バリヤ放電ランプ照明装置における第2の実施の形態を示す複数の誘電体バリヤ放電ランプの配置と冷却媒体の通流の態様を説明する概念図である。本実施の形態においては、灯体CBの背面の両端に振り分けて配設された流入口41aと流出口41bが左右交互に位置するように配列されている。すなわち、図9において、上から1番目および3番目の流入口41aが図9の右側であり、流出口41bが図9の左側で設置されているように描かれている。これに対して、図9の上から2番目および4番目は、流入口41aが図9の左側に位置している。なお、図中、矢印は、冷却媒体の通流方向を示している。
【0087】
図10ないし図12は、本発明の紫外線照射装置の一実施の形態としての紫外線洗浄装置を示し、図10は正面断面図、図11は底面図、図12は図9のX−X´線に沿う断面図である。各図において、図1ないし図8と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。紫外線照射装置UVWは、紫外線照射装置本体51、点灯回路52および誘電体バリヤ放電ランプ照明装置EXFを具備している。
【0088】
紫外線照射装置本体51は、全体として箱状をなし、内部が上下に紫外線照射室51aと電源室51bとに区分されている。紫外線照射室51aと電源室51bとは、一端が蝶番51cによって開閉可能に構成されている。
【0089】
紫外線照射室51aには、後述するように誘電体バリヤ放電ランプ照明装置EXFが配置されている。また、紫外線照射室51aは、ワークの洗浄装置の搬送手段の上部に固定的に配設されるとともに、下面が開放されていて、下面の下を通過するワーク(図示しない。)に紫外線を照射するようになっている。なお、図11において、斜線を施した部位は、紫外線有効照射領域を示している。
【0090】
電源室51bは、その内部に点灯回路52および図示を省略している制御回路を収納しており、蝶番51cを回動中心として図10において上方へ回動可能になっている。なお、51b1は、電源室51bの回動時に把持するためのハンドル、51b2は、紫外線照射装置本体51または電源室51bを運搬する際のハンドル、51b3は電源配線のプロテクタである。
【0091】
点灯回路52は、電源室51b内に収納され、電源配線のプロテクタ51b3を経由して電源室51b内に導入された電源を変換して高周波電圧を発生して、複数の誘電体バリヤ放電ランプ装置ユニットEXのそれぞれの誘電体バリヤ放電ランプEXLに給電する。
【0092】
複数の誘電体バリヤ放電ランプユニットEUは、紫外線照射室51a内に互いに隣接状態で配置されている。しかし、製造の容易のため、およびメンテナンスのために、所要の誘電体バリヤ放電ランプ装置ユニットEXごとに着脱可能になっている。
【0093】
また、灯体CBの冷却媒体流通路に冷却水を通流させるために、その流入口には冷却水を供給するための配管を結合し、流出口には排水のための配管を結合している。
【0094】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、紫外線透過性の材料からなる細長い管状の気密容器、気密容器内にその軸方向に沿って封装されるとともに気密容器の一端から給電される内部電極、気密容器内に封入されたエキシマ生成ガス、および気密容器の外面にその軸方向に沿って添接されるとともに気密容器の他端側から給電されて内部電極との協働によって気密容器内に誘電体バリ放電を生起するように作用する外部電極を具備した複数の誘電体バリヤ放電ランプを、その内部電極および外部電極に対するそれぞれの給電端が互い違いに隣接するように並列的に配置したことにより、複数の誘電体バリヤ放電ランプを並列的に配置した状態において、紫外線を照射すべきワークが管軸に対して直角方向に相対的に移動した場合、ワークに対する紫外線照射量が管軸方向に沿って均整化される誘電体バリヤ放電ランプ照明装置を提供することができる。
【0095】
請求項2の発明によれば、誘電体バリヤ放電ランプと、内部に一端側の流入口から他端側の流出口へ通じる冷却媒体通流路を備え誘電体バリヤ放電ランプの長さ方向に添接された細長い灯体とを具備した誘電体バリヤ放電ランプユニットの複数を灯体の冷却媒体の流入口が互い違いに隣接するように並列的に配置したことにより、紫外線を照射すべきワークが管軸に対して直角方向に相対的に移動した場合、ワークに対する紫外線照射量が管軸方向に沿って均整化される誘電体バリヤ放電ランプ照明装置を提供することができる。
【0096】
請求項3の発明によれば、請求項1または2記載の誘電体バリヤ放電ランプと、これを配設した紫外線照射装置本体と、高周波点灯回路とを具備していることにより、請求項1の効果を有する紫外線照射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の誘電体バリヤ放電ランプ照明装置における第1の実施の形態を示す複数の誘電体バリヤ放電ランプの配置と給電の態様を説明する概念図
【図2】 同じく誘電体バリヤ放電ランプを示す一部切欠正面図および左右側面図
【図3】 同じく発光管の正面図
【図4】 同じく内部電極給電端側のランプソケットおよび第1の支持手段の拡大要部中央断面正面図
【図5】 同じく外部電極給電端側のランプソケットおよび第2の支持手段の拡大要部中央断面正面図
【図6】 同じく図5のVI−VI´線に沿う断面図
【図7】 同じく灯体の拡大縦断面図
【図8】 同じく右側面図
【図9】 本発明の誘電体バリヤ放電ランプ照明装置における第2の実施の形態を示す複数の誘電体バリヤ放電ランプの配置と冷却媒体の通流の態様を説明する概念図
【図10】 本発明の紫外線照射装置の一実施の形態としての紫外線洗浄装置を示す正面断面図
【図11】 同じく底面図
【図12】 同じく図11のX−X´線に沿う断面図
【符号の説明】
1…気密容器、CB…灯体、EU…誘電体バリヤ放電ランプユニット、EXF…誘電体バリヤ放電ランプ照明装置、S…高周波電源
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dielectric barrier discharge lamp illumination device and an ultraviolet irradiation device using the same.
[0002]
[Prior art]
Excimer discharge lamps, that is, dielectric barrier discharge lamps that generate a near-unique emission by silently discharging a rare gas such as xenon or a rare gas such as xenon or krypton and a mixed gas such as chlorine are described in many literatures. It has been known for some time. In the dielectric barrier discharge, a pulsed current flows by so-called silent discharge. This pulsed current has a high-speed electron flow and has a long rest period. Therefore, a substance that emits ultraviolet rays, such as xenon, temporarily binds to the molecular state (excimer state) and reabsorbs when returning to the ground state. Efficiently emits less ultraviolet light.
[0003]
As a dielectric barrier discharge lamp, a dielectric barrier discharge lamp that performs a dielectric barrier discharge using an elongated tubular hermetic container is known (see Patent Document 1).
[0004]
In addition, it is a light transmissive, long and thin tube, a light transmissive external electrode on the outer surface of the discharge vessel also serving as a first dielectric for dielectric barrier discharge, and a ratio L / D of length L to diameter D on the inner side. Has also been proposed with an inner electrode made of 30 or more metal rods or metal pipes (see Patent Document 2).
[0005]
Further, the present inventor also provides a dielectric barrier discharge lamp in which the internal electrode is disposed by the action of tension, or the internal electrode is provided with a position restrictor, that is, an anchor, so that the drooping of the internal electrode is suppressed. (See Patent Document 3). According to Patent Document 3, since the anchor is made of a conductive metal, the anchor also functions as a part of the internal electrode, so that the distance between the internal and external electrodes is reduced and the startability is improved.
[0006]
An arc tube having an elongated hermetic container as disclosed in Patent Documents 1 to 3, an internal electrode extending in the axial direction in the hermetic container, and an excimer-generating gas sealed in the hermetic container, and a cooling function The outer tube is externally attached to the outer surface of the hermetic container by press-contacting the arc tube to a lamp body recessed so that a part of the outer surface of the hermetic container fits and interposing an external electrode therebetween. The electrodes can be brought into close contact to cause uniform dielectric barrier discharge along the tube axis direction, and heat generated from the arc tube can be quickly dissipated to maintain a high luminous efficiency.
[0007]
  Power can be supplied to the internal electrode sealed inside the hermetic container from one end or both ends of the internal electrode. However, the dielectricYaWiring is facilitated by carrying out from one end side of the discharge lamp.
[0008]
  In addition, dielectric burrsYaSince the discharge lamp has a low luminous efficiency due to heat generated by the discharge during lighting, a cooling medium passage such as water is formed inside the lamp body as a cooling function of the lamp body, and the cooling medium Is discharged from one end of the lamp body and discharged from the other end.YaCool the discharge lamp and dielectric burrs at the optimum operating temperatureYaThe discharge lamp can be lit with high efficiency.
[0009]
[Patent Document 1]
          JP-A-11-111235
[Patent Document 2]
          JP-A-7-272692
[Patent Document 3]
          JP 2001-084966 A
[Problems to be solved by the invention]
  However, dielectric burrsYaIt was found that the ultraviolet illuminance distribution along the tube axis direction of the discharge lamp is high on the power supply end side of the internal electrode, and conversely low on the terminal end side, so that it is difficult to obtain a uniform UV illuminance distribution in the tube axis direction.
[0010]
  In addition, dielectric burrsYaThe UV illuminance distribution along the tube axis direction of the discharge lamp is high on the inlet side of the cooling medium passage of the lamp body, and conversely low on the outlet side, so that a uniform UV illuminance distribution is obtained in the tube axis direction. I also found it difficult.
[0011]
The present invention relates to a dielectric barrier discharge lamp illuminating device in which, when a work to be irradiated with ultraviolet rays moves relatively in a direction perpendicular to the tube axis, the amount of ultraviolet irradiation to the workpiece is leveled along the tube axis direction, and It aims at providing the ultraviolet irradiation device using this.
[0012]
[Means for achieving the object]
    A dielectric barrier discharge lamp illuminating device according to a first aspect of the present invention is an elongated tubular hermetic container made of an ultraviolet light transmissive material, an internal electrode sealed in the hermetic container along the axial direction and fed from one end, Excimer generation gas sealed in an airtight container and on the outer surface of the airtight containerAlong its axial directionAttachedPower is supplied from the other end of the airtight container.Dielectric burrs in the airtight container through cooperation with internal electrodesYaA plurality of dielectric barrier discharge lamps having external electrodes that act to cause discharge,And external electrodesAgainsteachIt is characterized by arranging the feeding ends in parallel so that they are alternately adjacent.
[0013]
  The dielectric barrier discharge lamp illuminating device of the present invention supplies power to the internal electrodes.Airtight containerMade from one end ofIn addition, power is supplied to the external electrode from the other end of the airtight container.A plurality of dielectric barrier discharge lamps,eachThe power feeding ends are arranged so as to be alternately adjacent to each other. Hereinafter, each component of the dielectric barrier discharge lamp will be described.
[0014]
<Regarding Dielectric Barrier Discharge Lamp> The dielectric barrier discharge lamp includes an airtight container, an internal electrode, an excimer generation gas, and an external electrode.
[0015]
(Regarding the Airtight Container) The airtight container is made of a material that is transparent to ultraviolet rays, and can generally be manufactured using synthetic quartz glass. However, the present invention may be made of any material as long as it is ultraviolet transmissive to vacuum ultraviolet light having a wavelength to be used.
[0016]
In order to increase the ultraviolet output, the outer diameter of the airtight container is preferably 12 mm or more. In order to lower the discharge start voltage, the inner diameter is preferably 25 mm or less. Furthermore, the wall thickness can be 2 mm or less, preferably about 0.3 to 1 mm. On the other hand, the length of the airtight container is not limited at all, and can be set to an arbitrary length, for example, about 1 m, according to the required ultraviolet irradiation length. In particular, according to the present invention, the external electrode can be uniformly pressed in the tube axis direction of the hermetic container by the support means, and therefore, the length may be 1 m or more.
[0017]
An exhaust pipe is connected to the hermetic container as a means for sealing the excimer production gas after exhausting the inside of the hermetic container. In the present invention, the exhaust pipe is connected to one side of the hermetic container and to the side surface of the part exposed to the outside from the lamp body. When exhaust is performed through the exhaust pipe, the excimer generated gas is sealed in the airtight container from the exhaust pipe, and the exhaust pipe is chipped off to form an exhaust chip off portion. When exhaust is exhausted through an exhaust pipe formed at one end of the hermetic container, especially when the hermetic container is as long as 1 m or longer, there is a tendency that the time is somewhat longer for sufficient exhaust. Therefore, if necessary, a pair of exhaust pipes may be formed in the vicinity of both ends of the hermetic container, and exhaust may be performed simultaneously. Therefore, in this case, a pair of exhaust tip-off portions is formed.
[0018]
In addition, if the airtight container is tubular, it may be slightly curved as well as a straight straight pipe. In practice, a slight curve is likely to be formed when the elongated tube is formed. For example, a curve of about 1 mm or less can be formed for a total length of about 1200 mm. However, this degree of bending is allowed as being almost straight. In addition, when the airtight container is curved in an arc shape as described above, the back portion of the arc is preferably disposed so as to face the external electrode. Moreover, you may arrange | position so that the part of the side surface of a circular arc may be opposed to an external electrode. Therefore, by controlling the arrangement of the external electrodes so that the external electrodes are opposed to each other within an arbitrary angle range as described above, it is possible to obtain a good pressure contact between the external electrode and the outer surface of the hermetic container. In addition, although the cross-sectional shape of a pipe is generally circular, a desired cross-sectional shape such as an ellipse or a quadrangle can be adopted if necessary.
[0019]
    (About the internal electrode)If it is sealed inside the airtight container and powered from one end of the airtight container,Any configuration may be used. For example, a large number of unit mesh portions may have a mesh shape in which the airtight container is arranged in the axial direction through gaps, or internal electrodes having various configurations as in the prior art described above may be adopted as desired. Is allowed. However, since the internal electrode has a mesh shape, the amount of ultraviolet rays generated can be relatively increased, which is preferable. Note that “a large number of unit mesh portions are in the form of meshes arranged with gaps in the axial direction of the airtight container” means that the unit mesh portions are close to the inner wall surface of the airtight container and are airtight. Although it is spatially separated from each other in the axial direction of the container, it refers to a state where it is electrically connected. In addition, the unit mesh part may be continuous with respect to the circumferential direction, or may be divided. Therefore, specifically, the unit mesh portion is allowed to have, for example, a ring shape (the former mode), a spiral shape or a coil shape (the latter mode), or a mesh shape. In the case of a mesh shape, the former or the latter belongs to the configuration of the mesh.
[0020]
When the unit mesh portion has a ring shape, a plurality of unit mesh portions are connected at a predetermined pitch by providing a connecting portion extending in the axial direction of the hermetic container, and conductively Can be connected. In addition, by configuring the connecting portion so as to extend along the central axis of the hermetic container, the internal electrode as a whole is a filament for a copying halogen bulb having a large number of ring anchors (corresponding to unit mesh portions). Thus, the manufacturing equipment can be diverted and the manufacturing becomes easy. However, if necessary, a configuration in which the central axis of the hermetic container is removed and the connecting portion is directly connected to the ring portion of the mesh-like portion may be employed. The connecting portion may be a single straight line or may have a coil shape whose outer diameter is 20% or less with respect to the inner diameter of the airtight container. Further, the connecting portion can be sealed in a state where an appropriate value of tension, preferably 2 kg or more, acts in the direction of the central axis. In order to apply the tension, it is convenient to form the internal electrode in a coil shape. Even if it is not coiled, tension in the central axis direction can be applied to the connecting portion. Regardless of the shape of the connecting portion, it is easy to apply tension to the connecting portion by sealing the both ends of the connecting portion to both ends of the airtight container. However, if necessary, the connecting portion is sealed to only one side of the hermetic container at one end, and the other end is fixed to the sealing portion by an appropriate means such as an anchor wire at the other end of the hermetic container. It is also possible to apply tension to the.
[0021]
On the other hand, when the unit mesh portion has a spiral shape or a mesh shape, the spiral or mesh portion also functions as a connecting portion, so that many unit mesh portions are mechanically and conductively connected to each other. Link. However, the shape retention of the internal electrode can be further imparted by welding a connecting portion made of a single or a plurality of rod-like bodies to a spiral or mesh unit mesh portion. Alternatively, when a spiral or mesh unit mesh portion is formed using a winding frame instead of the connecting portion of the rod-shaped body, the shape retention is improved. Note that the winding frame may be either insulating or conductive. If any of the above-described configurations is adopted for the mesh-like portion, the shape of the internal electrode can be given stability and the handling thereof can be facilitated.
[0022]
Further, the internal electrode is configured such that a product P · P of a pitch P (m) with respect to the axial direction of the unit mesh portion and a pressure p (Pa) of the excimer generation gas described later is within a predetermined range. .
[0023]
Furthermore, in the present invention, the distance between the unit mesh portion and the inner wall surface of the hermetic container is set to 3 mm or less even when the excimer generation gas sealing pressure is increased and the lamp efficiency is improved as described later. can do. If the distance is 3 mm or less, the discharge sustaining voltage can be suppressed to 1000 V or less under certain conditions.
[0024]
Furthermore, the material constituting the internal electrode is not particularly limited. For example, a refractory metal such as tungsten, molybdenum and nickel may be used. However, tungsten and nickel have a relatively small work function and are likely to emit electrons. Therefore, it is effective in reducing the starting voltage.
[0025]
Furthermore, in order to seal the internal electrode to the end of an airtight container made of quartz glass, it is possible to employ a sealing structure using a sealing metal foil that is often used when sealing the quartz glass in a compact manner. it can. Moreover, the sealing metal foil can be hermetically sealed by pinch sealing quartz glass.
[0026]
(Excimer production gas) Excimer production gas is a mixture of one or more kinds of rare gases such as xenon, krypton, argon or helium, or a mixed gas of rare gas and halogen such as fluorine, chlorine, bromine or iodine, for example, XeCl, KrCl. Etc. can be used. Further, in addition to the excimer-generating gas, a gas that does not generate excimer, such as neon, may be mixed and used.
[0027]
Furthermore, the pressure of the excimer product gas can be set to 20000 Pa or more. As the pressure increases, the lamp efficiency improves and the UV output increases. However, the lamp efficiency tends to saturate with increasing pressure.
[0028]
    (External electrode) The external electrode is connected to the outer surface of the hermetic vessel with respect to the gas tight vessel of the dielectric barrier discharge lamp, the excimer forming gas and the arc tube equipped with the internal electrode.Along its axial directionAttached. The mode of attachment may be either a detachable mode or a non-detachable mode. Then, a dielectric barrier that uses the wall surface of the hermetic container as a dielectric between the inner electrode sealed inside the hermetic container.YaIt acts to cause discharge inside the airtight container.In addition, power supply to the external electrode is performed from the other end side of the hermetic container. Therefore, power supply to the dielectric barrier discharge lamp is performed separately on both ends of the hermetic container.
[0029]
  The external electrode has a length in the tube axis direction so as to face the internal electrode. Then, dielectric variability along the tube axis direction of the arc tube.YaDischarge can occur. Note that the width of the external electrode in the direction perpendicular to the tube axis is generally preferably in the range of about 60 to 300 ° at an angle centered on the tube axis of the hermetic container. Accordingly, the portion where the hermetic container of the arc tube is exposed to the outside without the external electrode is formed in a range of about 300 to 60 °, and the ultraviolet rays transmitted through the wall surface of the hermetic container are exposed. Irradiation from a portion to the outside and over a relatively long distance along the tube axis direction of the arc tube can be used for various purposes. However, dielectric burrsYaIn order to radiate as much ultraviolet rays as possible by discharge and to irradiate the emitted ultraviolet rays at a preferable angle, the width in the direction perpendicular to the tube axis of the external electrode is preferably within a range of about 90 to 240 °. There should be. Further, in order to obtain high ease of attachment / detachment of the external electrode and strong pressure contact with the outer surface of the airtight container under the action of the spring force by the support means, it is preferable to be within a range of about 240 ° or less. Therefore, in order to satisfy both the detachability of the external electrode and the radiation of ultraviolet rays, the range of about 60 to 240 ° is optimal.
[0030]
Further, when the external electrode is detachably attached to the outer surface of the hermetic container, the external electrode may be a thin and flexible conductive metal foil, plate or metal wire, or may be a thick rigid body. May be. In either case, the inner surface of the external electrode facing the hermetic container acts as a reflecting means if the reflectance to ultraviolet rays is high, and is effective in increasing the amount of ultraviolet rays that can be taken out to the outside. As a material having a high ultraviolet reflectance, for example, high-purity aluminum or silver can be used. When the external electrode is made of a rigid body, it can be used that functions also as a lamp.
[0031]
Furthermore, the external electrode may be in a continuous planar state or mesh state. The mesh shape means that a large number of unit mesh portions are respectively arranged in the axial direction of the hermetic container via gaps, and the unit mesh portion approaches the inner wall surface of the hermetic container, and further in the axial direction of the hermetic container. A state where they are spatially separated from each other but are electrically connected. Moreover, the unit mesh part may be continuous with respect to the circumferential direction, or may be divided. Therefore, the unit mesh portion is specifically allowed to have a mesh shape, for example.
[0032]
  <Multiple dielectric burrsYaDischarge lamp arrangement> Multiple dielectric burrsYaDischarge lamp has internal electrodesAnd external electrodesAgainsteachThe feeding ends are arranged so as to be adjacent to each other. In the present invention, “internal electrode”And external electrodesAgainsteach`` Feed ends are alternately adjacent '' means that dielectricYaOne discharge lampTwo separated on both ends of the airtight containerThis means that the power feeding end includes not only a mode in which the power feeding ends are alternately distributed to the left and right end portions but also a mode in which a plurality of units are distributed. This is because the former mode can finely level the ultraviolet illuminance, but even the latter mode can achieve leveling in an integral sense.
[0033]
  In addition, dielectric burrsYaThe number of discharge lamps is preferably equal to the number assigned to the left and right. However, dielectric burrsYaIf the number of discharge lamps is to some extent, for example, 9 or more, the difference between the left and right is reduced, so that an odd number may be used.
[0034]
<About the effect | action of this invention> In this invention, the objective of the invention can be achieved by having comprised the structure demonstrated above.
[0035]
  That is, this kind of dielectricYaIn a discharge lamp, the closer to the feed end of the internal electrode, the dielectricYaSince a strong discharge occurs, the longitudinal direction of the internal electrode, and hence the dielectricYaAlong the tube axis of the discharge lampInternal electrodeThere is a tendency that the ultraviolet illuminance decreases from the feeding end toward the non-feeding end.
[0036]
  On the other hand, according to the present invention, the dielectricYaDischarge lampFor internal and external electrodesThe feeding end ofSeparated at both ends of the hermetic vessel and between adjacent dielectric barrier discharge lampsSince a plurality of them are arranged side by side in the left-right direction, it is preferable that the number is an even number in order to improve the uniformity of the higher ultraviolet illuminance. However, dielectric burrsYaIs moved relative to the tube axis in a direction perpendicular to the tube axis, the amount of UV irradiation to the workpiece is leveled along the tube axis direction. Dielectric burrsYaIf the number of ultraviolet discharge lamps is nine or more, the number of discharge lamps may be an odd number in that degree because the difference between the left and right is reduced.
[0037]
    <About other configurations>
  Although not an essential component of the present invention, the following configurations can be selectively added as desired.
1 (Lamp socket) Dielectric barrier discharge lampSalaryIn order to facilitate electricity, lamp sockets having a suitable shape and structure can be attached to both ends of the hermetic container. The arc tube can be supported by the support means via the lamp socket.
2 (Regarding Support Means) The support means is means for supporting both ends of the hermetic container of the dielectric barrier discharge lamp. Further, the dielectric barrier discharge lamp can be supported by interposing a spring force in the support means. Accordingly, it becomes easy to press the airtight container and the external electrode attached to the outer surface thereof with each other by applying a spring force. The spring force is configured to act on at least one end of the hermetic container, preferably on both ends. The specific means for applying the spring force is not particularly limited. For example, the hermetic container can be supported via a spring. Further, it is allowed to use a support means including a support portion supported by the hermetic container and a spring portion that applies a spring force in parallel with the support portion.
[0038]
In the case of support means for supporting the hermetic container via a spring, the support means has a spring interposed between the fixing portion and the hermetic container. The spring can be used by processing a spring material made into a plate shape or a rod shape into various structures and shapes. In the case where the external electrode is pressed against the outer surface of the hermetic container by applying a spring force over the entire length of the hermetic container while supporting means for applying the spring force is provided at one end of the hermetic container, one end of the hermetic container is supported by a hinge. The other end can be attached to the fixed portion by a supporting means for applying a spring force.
[0039]
  In order to press the external electrode against the outer surface of the hermetic container, a lamp body having rigidity extending along the longitudinal direction of the hermetic container can be used as a fixing portion. Then, the airtight container can be pressed against the lamp body, and the external electrode can be sandwiched between the lamp body and the airtight container at that time, so that the external electrode is brought into close contact with the outer surface of the airtight container. convenient. In such an embodiment, the external electrode can be formed of a flexible member, and a relatively inexpensive external electrode can be easily obtained by using a member having high ultraviolet reflectivity. Further, by providing an appropriate cooling means in the lamp body, it is effective to remove heat from the airtight container via the external electrode and to keep the ultraviolet radiation efficiency high. As a cooling means, a cooling medium, such as water, can be passed through the lamp body.
3 (About the lamp) The lamp is made of a heat conductive material such as aluminum or stainless steel, and there is a dielectricYaSince the discharge lamp is attached to the heat conduction state,YaIt can be used as a means for removing heat generated by lighting of the discharge lamp. In order to strengthen the action of such a lamp, the lamp can be forcibly cooled. For example, a cooling medium such as water can be passed through the inside or outside of the lamp body. Or, the outer surface of the lamp body is unevenInThus, a known cooling means can be used as appropriate, such as making the structure easy to dissipate heat and / or using a fan device that forcibly passes air.
[0040]
  In addition, the dielectricYaBy attaching a discharge lamp,YaIt becomes easier to support the discharge lamp. Therefore, if necessary, support means described later can be used.
[0041]
  In addition, dielectric burrs on the lampYaBy attaching the discharge lamp, the external electrode can be sandwiched between the airtight container and the lamp body as desired, and the external electrode can be easily pressed against the outer surface of the airtight container. For this purpose, support means described later can be used.
[0042]
A dielectric barrier discharge lamp illuminating device according to a second aspect of the present invention includes a dielectric barrier discharge lamp, and a dielectric barrier discharge lamp provided therein with a cooling medium flow path leading from an inlet on one end side to an outlet on the other end side. A plurality of dielectric barrier discharge lamp units having elongated lamp bodies attached in the longitudinal direction of the lamp body are arranged in parallel so that the cooling medium inlets of the lamp bodies are alternately adjacent to each other. ing.
[0043]
In the present invention, a single dielectric barrier discharge lamp is allowed to have the structure described in the invention of claim 1.
[0044]
In addition to the structure described in the first aspect of the invention, the lamp body is allowed to have a cooling medium flow path inside, and an inlet of the cooling medium is provided at one end side of the lamp body, and the other end side. An outlet is formed in each. The cooling medium flow path may be formed inside the lamp body, for example, through the lamp body, or a pipe-shaped cooling medium flow path is welded to the outer surface of the lamp body by welding or the like. You may form by attaching.
[0045]
The lamp body and a single dielectric barrier discharge lamp are combined to form a dielectric barrier discharge lamp unit. However, a larger number of dielectric barrier discharge lamp units are arranged at as short intervals as possible and required within a small area. In order to ensure a sufficient amount of ultraviolet light, the width of the lamp should be relatively narrow. Preferably, it is about 120 to 200% with respect to the maximum width of the dielectric barrier discharge lamp.
[0046]
  The plurality of dielectric barrier discharge lamp units are arranged so that the inlets of the cooling medium passages of the lamp body are alternately adjacent to each other. In the present invention, “the inlets are alternately adjacent” means a dielectric barrier.YaThis means that not only the discharge lamp unit is a single unit and the inflow ports are alternately distributed to the left and right end portions, but also includes a mode in which a plurality of discharge lamp units are distributed. This is because the former mode can finely level the ultraviolet illuminance, but even the latter mode can achieve leveling in an integral sense.
[0047]
  In addition, dielectric burrsYaThe number of discharge lamps is preferably equal to the number assigned to the left and right, that is, an even number is preferable in order to improve the uniformity of the ultraviolet illuminance. However, dielectric burrsYaIf the number of discharge lamps is to some extent, for example, 9 or more, the difference between the left and right is reduced, so that an odd number may be used.
[0048]
Thus, in the present invention, the intended object of the invention can be achieved by having the configuration described above.
[0049]
  That is, this kind of dielectricYaIn the discharge lamp, the luminous efficiency decreases as the temperature rises. In addition, the temperature of the lamp gradually increases from the cooling medium inlet to the outlet. Therefore, dielectric burrsYaThere is a tendency that the ultraviolet illuminance decreases from the inlet to the outlet along the tube axis direction of the discharge lamp.
[0050]
On the other hand, according to the present invention, as described above, since the inflow ports of the lamp body are distributed to the left and right ends and arranged in parallel, the work to be irradiated with ultraviolet rays is perpendicular to the tube axis. In the case of relative movement, the amount of ultraviolet irradiation to the work is leveled along the tube axis direction.
[0051]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an ultraviolet irradiation apparatus according to the first or second aspect; an ultraviolet irradiation apparatus main body provided with the dielectric barrier discharge lamp apparatus; and lighting the dielectric barrier discharge lamp apparatus. And a high-frequency lighting circuit.
[0052]
In the present invention, the “ultraviolet irradiation device” means any device that uses ultraviolet rays generated from a dielectric barrier discharge lamp device. For example, a semiconductor stepper, a light cleaning device, a light curing device, a light drying device, and the like. The “ultraviolet irradiation device main body” means the remaining part of the ultraviolet irradiation device excluding the dielectric barrier discharge lamp device and the high frequency generation means.
[0053]
Further, one or more dielectric barrier discharge lamp devices can be used as required.
[0054]
Furthermore, a high frequency lighting circuit is used to light the dielectric barrier discharge lamp device. The high-frequency lighting circuit includes high-frequency generating means, generates a high-frequency voltage, and supplies the dielectric barrier discharge lamp device with high-frequency power necessary for the lighting. “High frequency” refers to a frequency of 10 kHz or more. However, it is preferably 100 kHz to 2 MHz. The high-frequency lighting circuit preferably applies a high-frequency voltage of about 1500 V or less, preferably 700 to 1000 V, when the dielectric barrier discharge lamp device is stably lit. Furthermore, the starting voltage of the dielectric barrier discharge lamp device is 2 to 2.3 kVp-p, and can be easily started by increasing the secondary open voltage of the high-frequency lighting circuit to the starting voltage. In this case, it is preferable to use a parallel inverter as a main component as the high-frequency generating means because a high step-up ratio can be easily obtained. Since the high-frequency output waveform is a sine wave, noise generation is reduced when the dielectric barrier discharge lamp device is turned on. However, if necessary, the starting pulse voltage generating means can be used together with the high frequency generating means. Furthermore, the dielectric barrier discharge lamp device and the high-frequency lighting circuit are preferably arranged at close positions, but can be arranged at positions separated from each other if necessary. Unlike a general discharge lamp, the dielectric barrier discharge lamp device does not need to connect current limiting means in series. However, in order to adjust the lamp current to a predetermined value, lighting with an appropriate value of impedance connected in series can be performed as necessary. Further, when the dielectric barrier discharge lamp device is connected to the high-frequency lighting circuit, if the external electrode is grounded, noise generation is reduced.
[0055]
In dielectric barrier discharge when the internal electrode has a mesh-like configuration and is an anode and the external electrode is a cathode, there is a lot of ultraviolet radiation from the vicinity of the unit mesh part of the internal electrode, and the adjacent unit mesh Less UV radiation from the middle of the part. Therefore, it was found that when the pitch of the unit mesh portion is large, the degree of uniformity of the ultraviolet illuminance in the axial direction of the hermetic container deteriorates and the ultraviolet illuminance also decreases. In addition, when the phase of an internal electrode and an external electrode is reverse, it does not become above. If the pitch of the unit mesh portion of the internal electrode is 4 mm or less, the valley portion where the ultraviolet illuminance between the unit mesh portions is reduced is filled with the region having a high ultraviolet intensity generated by each unit mesh portion, and as a result, airtight The uniformity of the ultraviolet illuminance in the axial direction of the container is remarkably improved and the ultraviolet illuminance is improved.
[0056]
In addition, since strong afterglow light emission is generated by pulse lighting, it contributes to the improvement of ultraviolet illuminance.
[0057]
The high-frequency lighting circuit may have any other configuration as long as it outputs a pulse voltage. For example, a rectangular-wave pulse can be obtained by using a rectangular-wave output inverter. However, the configuration may be such that a sine wave pulse is obtained using an inverter having a sine wave output.
[0058]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0059]
1 to 8 show a first embodiment of a dielectric barrier discharge lamp illuminating device according to the present invention, and FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the arrangement and power supply modes of a plurality of dielectric barrier discharge lamps. 2 is a partially cutaway front view and left and right side views of a dielectric barrier discharge lamp, FIG. 3 is a front view of an arc tube, FIG. 4 is a front sectional view of an enlarged main portion, and FIG. FIG. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI ′ of FIG. 5, FIG. 7 is an enlarged longitudinal sectional view of the lamp body, and FIG. 8 is a right side view of the same.
[0060]
In each figure, the dielectric barrier discharge lamp illumination device EXF has a plurality of dielectric barrier discharge lamp units EU in FIG. Each dielectric barrier discharge lamp unit EU is composed of a combination of a single dielectric barrier discharge lamp EXL and a lamp body CB. The dielectric barrier discharge lamp EXL has a total length of 1295 mm and an effective light emission length of 1130 mm. Hereinafter, each component will be described.
[0061]
  <Regarding Dielectric Barrier Discharge Lamp EXL> In the present embodiment, the dielectric barrier discharge lamp EXL includes an arc tube LT, an external electrode OE,Internal electrodeA lamp socket LS1 on the power supply end side, first support means SS1,External electrodeThe lamp socket LS2 on the power feeding end side and the second support means SS2 are provided. In the figure, T is a voltage side power supply terminal block.
[0062]
(Regarding the arc tube LT) As shown in FIG. 3, the arc tube LT includes an airtight container 1, an excimer forming gas, an internal electrode 2, and a pair of lead wires 3, 4.
[0063]
The hermetic container 1 includes an elongated cylindrical hollow portion 1a having an overall length of about 1200 mm and made of an ultraviolet light transmissive material having an outer diameter of 18 mm and an inner diameter of 16 mm, and sealing portions 1b formed at both ends of the hollow portion 1a. ing. The sealing portion 1b has a pinch seal structure in which a molybdenum foil 1b1 is embedded. Further, an exhaust tip off portion 1c projects from the side surface in the vicinity of one end of the hollow portion 1a. The exhaust tip off portion 1c is formed at a position 40 mm from one end of the airtight container 1.
[0064]
Xenon is enclosed in the hollow portion 1a of the hermetic container 1 as an excimer production gas.
[0065]
The internal electrode 2 includes a connecting portion 2a, a large number of unit mesh portions 2b, and both end straight portions 2c. The connecting portion 2a is mainly composed of a coil 2a having an outer diameter of 1.2 mm formed by winding a thin metal wire made of a tungsten wire having a wire diameter of 0.26 mm. The unit mesh portion 2b is made up of a large number of ring-shaped anchors arranged on the connecting portion 2a at a constant pitch of, for example, 15 mm. Both end straight portions 2c are formed by extending both ends of the connecting portion 2a. And the internal electrode 2 welds the both-ends linear part 2c to the end of the molybdenum foil 1b1 of the sealing part 1b formed in the both ends of the airtight container 1, in the state which acted about 2 kg of tension. The connecting portion 2 a of the internal electrode 2 is extended by the action of tension while being mounted in the airtight container 1.
[0066]
The pair of lead-in wires 3 and 4 are welded to the molybdenum foil 1b1 embedded in the sealing part 1b formed at both ends of the hermetic container 1, and the base ends are exposed to the outside from the sealing part 1b. Yes. However, since the lead-in wire 4 is on the non-power feeding side, the externally exposed portion is cut after the hermetic container 1 is sealed, and the lead wire 4 is short. In addition, if necessary, a heat-resistant insulator can be applied to conceal the exposed portion after cutting the lead-in wire 4.
[0067]
    (External Electrode OE) The external electrode OE includes an electrode main part 11, a reinforcing ring part 12, and a packing 13, as mainly shown in FIG. The electrode main part 11 is formed of a high-purity aluminum plate formed so as to have an opening angle of about 220 ° in the cross section and is formed in a bowl-like body that is curved in a substantially arc shape, and the inside of the airtight container 1 of the arc tube LT. It is fitted to the outer surface of the hermetic container 1 over almost the entire length of the region facing the electrode 2. The reinforcing ring portion 12 is made of a conductive metal, one end overlaps the end portion of the electrode main portion 11 from above, and the other end side will be described later.Internal electrodeIt is inserted into the opening of the lamp socket LS1 on the power supply end side. The packing 13 is interposed between the reinforcing ring portion 12 and the outer surface facing the airtight container 1,Internal electrodeThe inside of the lamp socket LSI on the power supply end side is sealed waterproof and moisture-proof.
[0068]
    (Internal electrodeAbout the lamp socket LS1 on the feeding end side)Internal electrodeThe lamp socket LS1 on the power supply end side has a function of supplying power to the internal electrode 2 of the arc tube LT as mainly shown in FIG. 4, and includes a socket cylinder 14, a tightening ring portion 15, a wire harness. 16, an insulating disk 17 and an insulating protection part 18. The socket cylinder 14 has a bottomed cylindrical shape and encloses the end portion of the arc tube LT on the power feeding side. A small opening is provided at the center of the bottom. The tightening ring portion 15 is conductively and mechanically fixed to the opening of the socket tube body 14, and tightens the end portion on the power feeding side of the arc tube LT via the reinforcing ring portion 12 and the packing 13 of the external electrode OE. Fix to the socket cylinder 14.
[0069]
The wire harness 16 electrically connects the lead-in wire 3 led out from the arc tube LT and a mounting / terminal device 23 described later. The insulating disk 17 is made of a ceramic disk having a relatively small opening in the center, and insulates the wire harness 16 introduced from the bottom of the socket cylinder 14 via the opening from the socket cylinder 14. The insulation protection unit 18 is made of a ceramic cylindrical body, and holds the wire harness 16 introduced into the socket cylindrical body 14 in an insulating manner while being fixed by being inserted therein.
[0070]
    (Regarding the first support means SS1) The first support means SS1, as shown mainly in FIG.Internal electrodeThe lamp socket LS1 on the power supply end side is supported. The insulating joint 19, the leaf spring 20, the first arm 21, the second arm 22, the attachment / terminal device 23, and the like.
[0071]
One end of the insulating joint 19 is fixed to the tip of the second arm 22, and a coupling plate 19 a protrudes from the other end. The coupling plate 19a is insulated from the second arm 22.
[0072]
  The leaf spring 20 is L-shaped as a whole, and a spring force applying portion 20a that is curved is formed in the middle portion. Further, one end of the leaf spring 20 is connected via the insulating joint 19 and the second arm 22.Internal electrodeIt is insulatively connected to the socket cylinder 14 of the lamp socket LS1 on the power supply end side. Further, the other end of the leaf spring 20 is fixed to the attachment / terminal device 23.
[0073]
The base end of the first arm 21 is welded to the rear end portion of the socket cylinder 14, and the insulation protection portion 18 of the lamp socket LS 1 on the power supply end side is fixed to the socket cylinder 14.
[0074]
  The second arm 22 has a proximal end mainly as shown in FIG.Internal electrodeIt is welded to the front end of the socket cylinder 14 of the lamp socket LS1 on the power supply end side.
[0075]
  The mounting / terminal device 23 is coupled to the socket cylinder 15 at a position separated from the socket cylinder 15, and the arc tube LT and the external electrode OE are connected to the socket cylinder 15.Internal electrodeIt also functions to apply and fix a spring force via the lamp socket LS1 on the power supply side and the first support means SS1. In addition, an attachment / terminal fitting 23a, a bolt / nut 23b, and an attachment screw 23c are provided. One end of the mounting / terminal fitting 23a is connected to the leaf spring 20 and the wire harness 16 by a bolt / nut 23b. Further, the other end is attached to the voltage-side power terminal block T by the attachment screw 23c, for example, in a suspended state as shown in the figure. Bolts and nuts 23bInternal electrodeThe power supply end of the dielectric barrier discharge lamp device EXL is supported via the lamp socket LS1 on the power supply end side, and also functions as a terminal fitting. Its plate surface extends substantially parallel to the dielectric barrier discharge lamp device EXL. Exist. The bolt / nut 23b mechanically and electrically connects the other end of the wire harness 16 to the mounting / terminal fitting 23a together with the leaf spring 20.
[0076]
    (External electrodeAbout the lamp socket LS2 on the power supply end side)External electrodeAs shown in FIG. 5, the lamp socket LS2 on the feeding end side is roughlyInternal electrodeThe structure is similar to the lamp socket LS1 at the power supply end, but power is not supplied to the internal electrode 2 and the external electrode OE is grounded.To supply power to the external electrode OEThe socket cylinder 30, the tightening ring portion 31, and the insulating disk 32 are configured.
[0077]
  The socket cylinder 30 has a bottomed cylindrical shape,The other end of the airtight container 1, that is, the external electrode OEHold the power supply end.
[0078]
  As shown in FIG. 6, the tightening ring portion 31 has a split structure, and by screwing a pair of tightening screws 31 a, external electrodesOEIs electrically and mechanically connected to the opening of the socket cylinder 30;Airtight container 1ofotherThe end is tightened and fixed to the socket cylinder 30.
[0079]
The insulating disk 32 is disposed on the inner surface of the bottom of the socket tube 30 and insulates the lead wire 4 connected to the internal electrode 2 of the arc tube LT from the socket tube 30 that is grounded.
[0080]
  (Regarding the second support means SS2) The second support means SS2, as shown mainly in FIG.External electrodeThe lamp socket LS2 on the power supply end side is supported. The mounting / terminal device 35, the leaf spring 36 and the arm 37 are included.
[0081]
  The mounting / terminal device 35 includes a mounting / terminal fitting 35a, a screw 35b, and a mounting screw 35c. Mounting / terminal fitting 35aExternal electrodeThe external electrode OE of the dielectric barrier discharge lamp device EXL is electrically connected to a ground power source terminal block (not shown) via the lamp socket LS2 on the power supply end side, and at the same time, the dielectric barrier discharge lamp device EXLExternal electrodeThe power supply end is supported, and the plate surface thereof extends substantially parallel to the dielectric barrier discharge lamp device EXL. The screw 35b connects the leaf spring 36 to one end of the mounting / terminal fitting 35a. The attachment screw 35c mechanically and electrically attaches the other end of the attachment / terminal fitting 35a to a ground power terminal block (not shown).
[0082]
The leaf spring 36 is L-shaped as a whole, and a spring force applying portion 36a that is curved is formed in the middle portion. One end of the leaf spring 36 is connected via an arm 37 to the socket cylinder 30 of the lamp socket LS2 on the non-power feeding end side. The other end of the leaf spring 36 is fixed to the mounting / terminal fitting 35a by a terminal screw 35b. The base end of the arm 37 is welded to the front end portion of the socket cylinder 30.
[0083]
The arm 37 has a proximal end welded to the socket cylinder 30 and a distal end connected to the leaf spring 36.
[0084]
<Regarding Lamp CB> As shown in FIGS. 7 and 8, the lamp CB is elongated along the arc tube LT and has a semicircular recess having a semicircular cross section in which about half of the airtight container 1 is embedded in the lower surface. A portion 40 is formed, and a hollow coolant flow path 41 is formed inside. The cooling medium flow passage 41 is configured to flow in from an inflow port 41a disposed on one end side of the lamp body CB and to flow out from an outflow port (not shown) disposed on the other end side. . The lamp body CB has a length opposite to the effective light emission length of the arc tube LT. And the exhaust tip off part 1c is arrange | positioned in the position exposed from the end of the lamp body CB. The exhaust tip-off part 1 c may be arranged at an arbitrary angular position on the outer periphery of the airtight container 1.
[0085]
  <Multiple dielectric burrsYaRegarding arrangement of discharge lamp unit Eu> Plural dielectric burrsYaThe discharge lamp unit Eu is a dielectric burrYaFeeding end for internal electrode of discharge lamp EXLAnd the feeding end for the external electrodeButIt is divided into both ends of the hermetic vessel, and between the adjacent dielectric barrier discharge lamps EXL, the feeding end of the internal electrode and the feeding end of the external electrode areThey are arranged so as to be alternately located on the left and right. That is, in FIG. 1, the first and third internal electrode feed ends from the top are on the right side of FIG.External electrodeThe feeding end is on the left side of Fig. 1.groundIt is drawn as it is. In contrast, the second and fourth from the top of FIG.Internal electrodeThe feeding end is located on the left side of FIG. Each internal electrode feed end hasRespectivelyOne pole of the high-frequency power source S is connected. Also,eachThe other pole of the high-frequency power source S andEach external electrode feed endIs groundedIs connected electrically.
[0086]
FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining the arrangement of a plurality of dielectric barrier discharge lamps and the flow mode of the cooling medium in the second embodiment of the dielectric barrier discharge lamp illumination device of the present invention. In the present embodiment, the inflow ports 41a and the outflow ports 41b that are distributed and arranged on both ends of the back surface of the lamp body CB are arranged so as to be alternately arranged on the left and right. That is, in FIG. 9, the first and third inflow ports 41a from the top are depicted on the right side of FIG. 9, and the outflow port 41b is depicted on the left side of FIG. On the other hand, in the second and fourth from the top of FIG. 9, the inlet 41a is located on the left side of FIG. In the figure, the arrows indicate the flow direction of the cooling medium.
[0087]
10 to 12 show an ultraviolet cleaning apparatus as an embodiment of the ultraviolet irradiation apparatus of the present invention. FIG. 10 is a front sectional view, FIG. 11 is a bottom view, and FIG. 12 is a line XX 'in FIG. FIG. In each figure, the same parts as those in FIGS. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The ultraviolet irradiation device UVW includes an ultraviolet irradiation device main body 51, a lighting circuit 52, and a dielectric barrier discharge lamp illumination device EXF.
[0088]
The ultraviolet irradiation device main body 51 has a box shape as a whole, and the interior is divided into an ultraviolet irradiation chamber 51a and a power supply chamber 51b in the vertical direction. The ultraviolet irradiation chamber 51a and the power supply chamber 51b are configured such that one end thereof can be opened and closed by a hinge 51c.
[0089]
In the ultraviolet irradiation chamber 51a, a dielectric barrier discharge lamp illumination device EXF is disposed as will be described later. The ultraviolet irradiation chamber 51a is fixedly disposed on the upper part of the conveying means of the workpiece cleaning device, and the lower surface is opened, and the workpiece (not shown) passing under the lower surface is irradiated with ultraviolet rays. It is supposed to be. In FIG. 11, the hatched portion indicates the effective ultraviolet irradiation region.
[0090]
The power supply chamber 51b houses therein a lighting circuit 52 and a control circuit (not shown), and is rotatable upward in FIG. 10 with a hinge 51c as a rotation center. In addition, 51b1 is a handle for gripping the power supply chamber 51b during rotation, 51b2 is a handle for transporting the ultraviolet irradiation apparatus main body 51 or the power supply chamber 51b, and 51b3 is a protector for the power supply wiring.
[0091]
The lighting circuit 52 is housed in the power supply chamber 51b, converts a power supply introduced into the power supply chamber 51b via a power supply wiring protector 51b3, generates a high frequency voltage, and a plurality of dielectric barrier discharge lamp devices. Power is supplied to each dielectric barrier discharge lamp EXL of the unit EX.
[0092]
The plurality of dielectric barrier discharge lamp units EU are arranged adjacent to each other in the ultraviolet irradiation chamber 51a. However, each of the required dielectric barrier discharge lamp device units EX can be attached and detached for ease of manufacture and maintenance.
[0093]
Also, in order to allow the cooling water to flow through the cooling medium flow passage of the lamp CB, a pipe for supplying cooling water is connected to the inlet, and a pipe for drainage is connected to the outlet. Yes.
[0094]
【The invention's effect】
    According to the first aspect of the present invention, an elongated tubular airtight container made of an ultraviolet light transmissive material, sealed in the airtight container along its axial direction.Airtight containerAn internal electrode fed from one end, an excimer-generating gas sealed in an airtight container, and an outer surface of the airtight containerAlong its axial directionAttachedPower is supplied from the other end of the airtight container.Dielectric burrs in the airtight container through cooperation with internal electrodesYaA plurality of dielectric barrier discharge lamps having external electrodes that act to cause discharge,And external electrodesAgainsteachBy arranging the feeding ends in parallel so that they are alternately adjacent to each other, the work to be irradiated with ultraviolet rays is relatively perpendicular to the tube axis in a state where a plurality of dielectric barrier discharge lamps are arranged in parallel. Therefore, it is possible to provide a dielectric barrier discharge lamp illuminating device in which the amount of ultraviolet irradiation with respect to the workpiece is leveled along the tube axis direction.
[0095]
According to the second aspect of the present invention, the dielectric barrier discharge lamp and the cooling medium flow path leading from the inlet on one end side to the outlet on the other end are provided in the length direction of the dielectric barrier discharge lamp. A plurality of dielectric barrier discharge lamp units having elongated lamp bodies in contact with each other are arranged in parallel so that the cooling medium inlets of the lamp bodies are alternately adjacent to each other. It is possible to provide a dielectric barrier discharge lamp illuminating device in which the amount of ultraviolet irradiation with respect to the workpiece is leveled along the tube axis direction when moved relative to the direction perpendicular to the axis.
[0096]
According to a third aspect of the present invention, the dielectric barrier discharge lamp according to the first or second aspect, an ultraviolet irradiation apparatus main body provided with the dielectric barrier discharge lamp, and a high-frequency lighting circuit are provided. An ultraviolet irradiation device having an effect can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the arrangement and power supply modes of a plurality of dielectric barrier discharge lamps according to a first embodiment of a dielectric barrier discharge lamp illumination device of the present invention.
FIG. 2 is a partially cut front view and left and right side views showing a dielectric barrier discharge lamp.
[Figure 3] Front view of arc tube
[Figure 4] SimilarlyThe lamp socket on the inner electrode feeding end side and the first support means;Enlarged main section central section front view
[Figure 5]External electrodeLamp socket on the feeding end side andSecondEnlarged main part center cross-section front view of support means
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI ′ of FIG.
FIG. 7 is an enlarged vertical sectional view of the same lamp.
[Fig. 8] Right side view
FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining the arrangement of a plurality of dielectric barrier discharge lamps and the mode of flow of a cooling medium, showing a second embodiment of the dielectric barrier discharge lamp illumination device of the present invention.
FIG. 10 is a front sectional view showing an ultraviolet cleaning apparatus as an embodiment of the ultraviolet irradiation apparatus of the present invention.
FIG. 11 is also a bottom view
12 is a cross-sectional view taken along line XX ′ of FIG.
[Explanation of symbols]
      DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Airtight container, CB ... Lamp, EU ... Dielectric barrier discharge lamp unit, EXF ... Dielectric barrier discharge lamp illuminating device, S ... High frequency power supply

Claims (3)

紫外線透過性の材料からなる細長い管状の気密容器、気密容器内にその軸方向に沿って封装されるとともに気密容器の一端から給電される内部電極、気密容器内に封入されたエキシマ生成ガス、および気密容器の外面にその軸方向に沿って添接されるとともに気密容器の他端側から給電されて内部電極との協働によって気密容器内に誘電体バリ放電を生起するように作用する外部電極を具備した複数の誘電体バリヤ放電ランプを、その内部電極および外部電極に対するそれぞれの給電端が互い違いに隣接するように並列的に配置したことを特徴とする誘電体バリヤ放電ランプ照明装置。Internal electrodes, excimer generated gas sealed in air tight containers elongated tubular airtight container made of ultraviolet transmitting material, while being FuSo along the axial direction of the airtight container is fed from one end of the airtight container, and external acts to rise to dielectric burrs ya discharge in an airtight container to the outer surface of the airtight container along its axial direction is fed from the other end of the spliced by Rutotomoni airtight container in cooperation with the internal electrode A dielectric barrier discharge lamp illuminating device, wherein a plurality of dielectric barrier discharge lamps having electrodes are arranged in parallel so that respective power supply ends for the internal electrode and the external electrode are alternately adjacent to each other . 紫外線透過性の材料からなる細長い管状の気密容器、気密容器内にその軸方向に沿って封装された内部電極、気密容器内に封入されたエキシマ生成ガス、および気密容器の外面に添接され内部電極との協働によって気密容器内に誘電体バリア放電を生起するように作用する外部電極を具えた誘電体バリヤ放電ランプと、一端側の流入口から他端側の流出口へ通じる冷却媒体通流路を備え誘電体バリヤ放電ランプの長さ方向に添接された細長い灯体とを具備した誘電体バリヤ放電ランプユニットの複数を灯体の冷却媒体の流入口が互い違いに隣接するように並列的に配置したことを特徴とする誘電体バリヤ放電ランプ照明装置。An elongate tubular hermetic container made of an ultraviolet light transmissive material, an internal electrode sealed along the axial direction in the hermetic container, an excimer generating gas sealed in the hermetic container, and an inner surface attached to the outer surface of the hermetic container A dielectric barrier discharge lamp having an external electrode which acts to generate a dielectric barrier discharge in the hermetic container by cooperating with the electrode, and a cooling medium passing from the inlet at one end to the outlet at the other end. A plurality of dielectric barrier discharge lamp units each having a flow path and a long and narrow lamp body joined in the length direction of the dielectric barrier discharge lamp are arranged in parallel so that the cooling medium inlets of the lamp bodies are alternately adjacent to each other. A dielectric barrier discharge lamp illuminating device characterized in that the device is arranged in a regular manner. 請求項1または2記載の誘電体バリヤ放電ランプ照明装置と;
誘電体バリヤ放電ランプ照明装置を配設した紫外線照射装置本体と;
誘電体バリヤ放電ランプを点灯する高周波点灯回路と;
を具備していることを特徴とする紫外線照射装置。
A dielectric barrier discharge lamp illumination device according to claim 1 or 2;
An ultraviolet irradiation device body provided with a dielectric barrier discharge lamp illumination device;
A high frequency lighting circuit for lighting a dielectric barrier discharge lamp;
An ultraviolet irradiation device comprising:
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