JP5266871B2 - ロングアーク型放電ランプ及びロングアーク型放電ランプを備えた紫外線照射器 - Google Patents

Description

本発明は、インキや塗料の乾燥、樹脂の硬化処理に使用する光化学反応用装置の紫外線照射光源や、半導体基板や液晶ディスプレイ用の液晶基板を露光するのに使用する露光装置の紫外線照射光源として用いられるロングアーク型の放電ランプに関する。

この種の紫外線照射用光源は、放電ランプが点灯時に過度に高温状態になることを回避するために、例えば特許文献１に開示されているように、内部に冷却液を循環させるための流路を備える水冷ジャケットを放電ランプの径方向の周囲に配設して、当該水冷ジャケットの内部に冷却液を流通させることにより放電ランプを冷却しながら点灯駆動するものが一般に知られている。

図１１は、従来の水冷ジャケットを備える紫外線照射用光源の構成の概略を示す断面図である。紫外線照射用光源は、紫外線を放射する直管状の放電ランプＡと、放電ランプＡの径方向外方を取り囲むように設けられた水冷ジャケットＢとを備えるものである。放電ランプＡは、両端の端子から電力が供給されて点灯し、発光管から熱線と紫外線とを放射する。水冷ジャケットＢは、石英ガラス製の内管Ｃ及び外管Ｄとを端部で封じた二重管形状を有するものであって、外管Ｄの両端に付近には、その内側に冷却液を流すための給水口Ｅ、排水口Ｆが接続されている。ＧＡ，ＧＢは突起部、Ｈは熱線を吸収する低融点ガラス製の管状フィルター、ＩＡ，ＩＢは係止凸部、ＪＡ，ＪＢは管状スペーサである。

図１１に示される紫外線照射装置においては、給水口Ｅから導入された冷却液が内管Ｃと内管Ｄの間の空間を通過して排水口Ｆから排出されることにより、放電ランプＡの発光管が冷却された状態で点灯駆動される。

ところが、この種の紫外線照射用光源においては、放電ランプＡの積算点灯時間が長くなると、放電ランプＡの発光管に紫外線歪みが蓄積して機械的強度が低下するために、発光管が点灯時における高圧状態に耐えられなくなって破損することが度々ある。そのため、従来の紫外線照射用光源においては、放電ランプの点灯駆動時における発光管内の圧力が常圧よりも著しく高いために、放電ランプＡの発光管が破裂すると、発光管の周囲に配設されている水冷ジャケットＢに向けて発光管のガラス片が飛散し、当該飛散したガラス片の衝撃を受けて水冷ジャケットＢが破損するという問題が発生することが判明した。

このように飛散した発光管の破片の影響を受けて水冷ジャケットＢが破損すると、水冷ジャケットＢの内部を循環している冷却液が露光装置などの内部に漏れ出すことになり、露光装置の内部に搭載されている精密機器が、冷却液に浸されることによって損傷してしまうという問題が生ずる。

近年においては、半導体基板や液晶ディスプレイ用の液晶基板等の製造工程におけるスループットを向上させるために露光処理を迅速に行うことが必要とされていることに伴い、放電ランプに対して発光管から放射される紫外線の放射強度を高いものとすることが要求されている。このような要求に対し、発光管内に封入される、例えば水銀などの発光物質の封入量を増やすことが必要になっているために、放電ランプの点灯駆動時に発光管内が過剰に高圧状態になっており、従来にも増して発光管の破裂が生じやすくなっていることから、前記した水冷ジャケットの破損という問題が発生し易くなっているものと考えられる。

特許第３６５１０９４号

以上から、本発明は、放電ランプの点灯駆動時に発光管が破裂したとしても、冷却ジャケットまでもが破損することを回避するための構成を備えたロングアーク型放電ランプ、を備えた紫外線照射器を提供することを目的とする。

本発明に係る紫外線照射器は、発光部に形成された密閉空間内に、一対の電極が互いに離間して配置されると共に発光物質が封入された発光管と、当該発光管の径方向外方に発光管の管軸に沿って前記発光部に当接して配設された石英ガラス製の保護管とを備え、前記保護管の径方向外方には、導電性を有する破片捕捉体が前記保護管の前記発光部に当接する箇所の外表面に当接して設けられているロングアーク型放電ランプが、冷却液を循環させるための流路を備える冷却ジャケットの内部に収容されていることを特徴とする。

さらに、本発明に係る紫外線照射器は、前記ロングアーク型放電ランプの前記破片捕捉体が網状に形成されていることを特徴とする。

さらに、本発明に係る紫外線照射器は、前記ロングアーク型放電ランプの前記破片捕捉体がクロムを含有するステンレスからなることを特徴とする。

さらにまた、本発明の紫外線照射器は、前記破片捕捉体と前記冷却ジャケットの間に、破片捕捉体を支持するための複数の支持体が、互いに離間して破片捕捉体の長手方向に順次に並ぶよう配置されていることを特徴とする。

さらにまた、本発明の紫外線照射器は、前記破片捕捉体が、前記保護管の、前記冷却ジャケットの流路内に臨出している箇所の全長にわたって設けられていることを特徴とする。

本発明のロングアーク型放電ランプによれば、保護管の径方向外方に破片捕捉体が設け
られていることから、発光管および保護管が破損することによって飛散した破片が破片捕
捉体によって確実に捕捉されることから、当該放電ランプを冷却ジャケットの内部に配置
することにより、冷却ジャケットに対して破片が激突することを防止することができるた
め、冷却ジャケットが破損するという問題を解決することができる。
また、本発明の紫外線照射器によれば、前記ロングアーク型放電ランプが冷却液を循環させるための流路を備える冷却ジャケットの内部に収容されているので、放電ランプの点灯駆動時に冷却ジャケット内に冷却液を循環させることにより、発光部に当接ないしは近接して配設されている保護管を介して発光管を冷却することができる。
また、導電性を有する破片捕捉体が、前記保護管の前記発光部に当接する箇所の外表面に当接して設けられている場合は、保護管の破片捕捉体が設けられた箇所における帯電を均一にすることができるため、保護管の外表面に黒色物質が偏在して付着することを防止することができる。したがって、ロングアーク型放電ランプの管軸方向における照度分布を一定に維持することができる。

さらに、破片捕捉体を網状とすることにより、発光管および保護管の破片が広範囲にわたって飛散したとしても、これらの破片をより確実に捕捉することができる。

さらに、破片捕捉体がクロムを含有するステンレスによって構成されていることにより、破片捕捉体中の金属イオンが冷却ジャケット内を循環している冷却液中に溶出することを確実に回避することができる。

さらにまた、前記破片捕捉体と前記冷却ジャケットの間に、破片捕捉体を支持するための複数の支持体が、互いに離間して破片捕捉体の長手方向に順次に並ぶよう配置されていることにより、破片捕捉体の全長が長い場合であっても、破片捕捉体が鉛直方向下方側に撓むことを防止することができるため、冷却ジャケットに破片捕捉体が接触することを防止することができる。これにより、放電ランプが破損したときに飛散する発光管および保護管の破片を捕捉することによって破片捕捉体が衝撃を受けたとしても、その衝撃が破片捕捉体を介して冷却ジャケットに対して伝播することがないので、冷却ジャケットが破損することを確実に回避することができる。

さらにまた、破片捕捉体が、前記保護管の、前記冷却ジャケットの流路内に臨出している箇所の全長にわたって設けられているので、発光管が破裂することに伴って保護管が破裂した場合であっても、これらの破片が破片捕捉体によって確実に捕捉されるために、冷却ジャケットに接続されている吸引機構などの機器の内部に発光管および保護管の破片が流れ込むことを防止することができる。

図１は、本発明のロングアーク型放電ランプの構成の概略を示す長手方向の全体断面図および径方向の断面図である。図２は、図１に示すロングアーク型放電ランプの一端側を拡大して示す一部拡大断面図である。図３は、本発明の紫外線照射器の構成の概略を説明する長手方向の全体断面図である。図４は、冷却ジャケットの構成の概略を示す長手方向の断面図である。
図１に示すように、ロングアーク型放電ランプ１（以下、単に放電ランプともいう）は、発光管１０と保護管２０とが、それぞれの中心軸が一致するよう発光管１０の径方向外方に保護管２０が配設された二重管構造であって、保護管２０に対して網状の破片捕捉体３０が設置されている。

発光管１０は、例えば石英ガラスなどの紫外線を透過する材料から構成されているもので、密閉空間Ｓを有する直管状の発光部１１と、当該発光部１１の両端に連続する棒状の封止部１２，１２とを備えている。発光部１１の密閉空間Ｓには、タングステンからなる一対の電極１３，１３が、互いに離間して発光管１０の管軸上において対向して配置されていると共に、例えば水銀などの発光物質と希ガスとが封入されている。発光部１１の密閉空間Ｓ内には、水銀と希ガスとが、密閉空間Ｓ内における水銀密度が０．００２ｍｇ／ｍｍ^３以上となり、かつ、密閉空間Ｓ内における希ガスの圧力が０．１気圧程度となるよう封入されている。封止部１２は、モリブデンからなる金属箔１４，１４が発光管１０の管軸に沿って伸びるよう埋設されることにより、所謂シュリンクシール法によって気密に封止されている。金属箔１４は、先端側に電極１３の基端部が接続されると共に、基端側に封止部１２の外方に伸び出る外部リード１５の先端部が接続されている。

発光管１０は、発光部１１の両端部に封止部１２，１２に向けて次第に外径が小さくなるようスロープ部１１Ａ，１１Ａが形成されており、このスロープ部１１Ａ，１１Ａに封止部１２，１２が連続している。このスロープ部１１Ａに対向して、一対の電極１３，１３の各々が配置されている。

保護管２０は、例えば石英ガラスなどの紫外線を透過する物質によって構成されているもので、外径が小さく形成された直管状の小径部２１と、当該小径部２１の両端に連続して形成された、小径部２１に比して相対的に外径の大きい直管状の大径部２２，２２とを備えている。小径部２１は、その管軸方向の両端部に大径部２２，２２に向けて次第に外径が大きくなるようスロープ部２１Ａ，２１Ａがその全周にわたって形成されており、このスロープ部２１Ａ，２１Ａに大径部２２，２２が連続している。このように、保護管２０に大径部２２を形成するのは、後述するように、破片捕捉体３０を大径部２２に固定することにより、破片捕捉体３０を小径部２１から離間して配置し易いようにするためである。

このように構成された保護管２０は、発光管１０の径方向外方に、小径部２１が発光部１１に当接ないしは近接した状態で、スロープ部２１Ａ，２１Ａが発光部１１に形成されたスロープ部１１Ａ，１１Ａに対向すると共に、大径部２２，２２が封止部１２，１２に対向して配置されている。これにより、保護管２０のスロープ部２１Ａ，２１Ａと、発光管１０のスロープ部１１Ａ，１１Ａとの間、及び大径部２２,２２と封止部１２,１２との間に、それぞれ周方向にわたって環状の空隙が形成されている。

保護管２０が発光部１１に当接ないしは近接していることにより、後述する保護管２０の径方向外方に取付けられた冷却ジャケットの内部に冷却液を循環させた際に、発光部１１の熱が保護管２０の小径部２１を介して冷却液中に排熱されるため、発光部１１を効率良く冷却することができる。冷却効率を考慮すると、小径部２１と発光部１１とは、少なくとも１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下の距離を隔てて離間していることが好ましい。

このように、保護管２０のスロープ部２１Ａ，２１Ａと、発光管１０のスロープ部１１Ａ，１１Ａとの間に、図２に示すように環状の空隙Ｋが形成されていることにより、発光部１１において電極１３,１３の径方向に面しているスロープ部１１Ａ,１１Ａが冷却されにくくなるので、電極１３,１３とスロープ部１１Ａの間に介在する空間領域ＳＡに未蒸発の水銀が蓄積することに起因して発光部１１から放射される紫外線の放射強度が低下する、という不具合の発生を防止することができる。

保護管２０には、その管軸方向の両端に形成された開口のそれぞれを塞ぐようベース部材２３,２３が嵌込まれて固定されている。ベース部材２３は、例えばセラミックスなどの絶縁材料からなるものであり、径方向の中央部分に形成された貫通孔に、封止部１２の外方に伸び出した外部リード１５の一部分が挿通され、その基端側の端面が外部リード１５の基端側の端面と同一平面上に位置した状態で外部リード１５が固定されている。

破片捕捉体３０は、円筒形状を有する網状に形成されており、その中心軸が発光管１０,保護管２０のそれぞれの管軸上に位置するよう保護管２０に固定されている。詳細には、破片捕捉体３０は、保護管２０の小径部２１に対向する部位が小径部２１から離間すると共に、その中心軸方向の両端部３０Ａ,３０Ａが保護管２０の大径部２２,２２の外表面に当接した状態で、環状の弾性部材３１によって保護管２０に対して固定されている。尚、破片捕捉体３０は、発光部１１のみでなく封止部１２,１２も破損した場合を考慮して、金属箔１４の基端部１４Ａに比して破片捕捉体３０の長手方向の端部３０Ａ,３０Ａが、保護管２０の管軸方向における外端部寄りに配置されていることが好ましい。

このような破片捕捉体３０は、例えばクロムを含有するステンレス等の金属によって構成されている。こうすることにより、後述する冷却ジャケット中を循環する冷却液中に破片捕捉体３０を構成する金属が溶出することを防止することができる。

このような放電ランプは、一対の外部リード１５,１５に不図示の給電装置を接続して、例えば６Ａ、４２０Ｖ、２５００Ｗの点灯条件で点灯駆動されることにより、発光部１１の外方に波長２５０−４００ｎｍの紫外光が放射される。また、よう化鉄などを封入したロングアークメタハラでもよく、その場合は、３５０−４５０nmの放射が強化される。

図３に示すように、紫外線照射器３は、放電ランプ１と、放電ランプ１の径方向外方に設置された冷却ジャケット４０とによって構成され、保護管２０の外周面と冷却ジャケット４０の内周面との間に、保護管２０の管軸方向に冷却液を循環させるための流路Ｌを備えている。

冷却ジャケット４０は、図４に示すように、発光管１０および保護管２０の管軸と同軸に配置される直管状の管状部材４１と、断面がＬ字状に形成されており、管状部材４１の両端に固定された流路構成体４２,４２とによって構成されている。管状部材４１は、発光部１１から放射される紫外線を透過することのできる物質により構成されており、例えば石英ガラスによって構成されている。流路構成体４２は、管状部材４１の両端に固定される管状部材固定部４２Ａと、保護管２０の大径部２２の端部に固定される、管状部材固定部４２Ａよりも相対的に外径の小さい保護管固定部４２Ｂとを備えている。管状部材固定部４２Ａ,４２Ａは、Ｏリング４３を介して管状部材４１の両端にそれぞれ固定されている。保護管固定部４２Ｂ,４２Ｂは、Ｏリング４３を介して保護管２０の大径部２２,２２にそれぞれ固定される。

同図に示す紫外線照射器３によれば、管状部材４１の管軸方向の端部が管状部材固定部４２Ａに固定されると共に、管状部材４１の両端部を超えて伸びる保護管２０の管軸方向の端部が保護管固定部４２Ｂに固定されている。このように、冷却ジャケット４０は、管状部材４１とその両端に固定されている一対の流路構成体４２,４２とにより仕切られた、冷却液を循環させるための流路Ｌが形成されており、図中の矢印に示すように、一方の流路構成体４２から導入された冷却液が保護管２０の外周面に沿って通過した後に他方の流路構成体４２から排出されるようになっている。冷却液としては、例えば、比抵抗１〜１０ＭΩ・ｃｍの純水を使用する。

このような紫外線照射器３においては、放電ランプ１の一対の外部リード１５,１５に接続された給電装置（不図示）によって、一対の電極１３,１３の間に高電圧が印加され、電極１３,１３の間に放電が発生することにより、放電ランプ１が点灯駆動される。放電ランプ１を点灯駆動した後に、一方の流路構成体４２から冷却ジャケット４０の内部に冷却液を導入すると共に、保護管２０の管軸方向に沿って冷却液を通過させることにより、保護管２０を介して発光部１１を冷却する。

以上のようなロングアーク型放電ランプにおいては、積算点灯時間が長くなって発光管１０に紫外線歪みが蓄積することにより、点灯駆動時に発光管１０が破裂すると共に保護管２０が破裂する場合がある。この場合に、本発明の放電ランプによれば、保護管２０の径方向外方に破片捕捉体３０が配置されているので、図３に示す冷却ジャケット４０の管状部材４１に向けて発光管１０や保護管２０の破片が飛散したとしても、当該破片が破片捕捉体３０によって確実に捕捉されるため、冷却ジャケット４０の管状部材４１を破損させる虞がない。従って、本発明の放電ランプを用いた紫外線照射器３によれば、冷却ジャケット４０内の流路Ｌを循環している冷却液が漏れ出す心配がなく、周辺機器に悪影響を与えることがない。
特に、発光部１１の密閉空間Ｓ内に０．００２ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が封入されており、点灯駆動時の密閉空間Ｓ内における圧力が２気圧以上となるロングアーク型放電ランプ１においては、発光部１１内に発生する放電アークから放射される紫外線の放射強度が大きくなって発光部１１に紫外線歪みが蓄積し易く、また、密閉空間Ｓが放電ランプの点灯駆動時に高圧状態になっており、発光管１０が破損し易い状態になっていることから、本発明の破片捕捉体３０を設けることが必要となる。

しかも、本発明のロングアーク型放電ランプにおいては、破片捕捉体３０は、保護管２０の大径部２２に当接して固定され、発光部１１に当接ないしは近接する保護管２０の小径部２１に当接することのないように配置されていることから、次のような効果を期待することができる。すなわち、破片捕捉体３０が保護管２０の小径部２１から離間していることにより、小径部２１および発光部１１の温度を不均一にすることがなく、また、小径部２１付近において冷却ジャケット４０内を循環する冷却液の流れが不均一になることがないため、小径部２１および発光部１１の温度が不均一になることを回避することができる。従って、本発明のロングアーク型放電ランプにおいては、小径部２１および発光部１１の温度が不均一になることに起因して、保護管２０および発光管１０が破損することを確実に回避することができる。

次に、本発明のロングアーク型放電ランプの他の実施形態、及び本発明に係る紫外線照射器の他の実施形態について、図５ないし図８を用いて説明する。図５は、本発明のロングアーク型放電ランプの他の実施形態を説明するための長手方向の断面図及び径方向の断面図である。図６は、本発明のロングアーク型放電ランプの他の実施形態を説明するための長手方向の断面図である。図７および図８は、本発明に係る紫外線照射器の他の実施形態を説明するための長手方向の断面図である。尚、図５ないし図８においては、図１ないし図４と共通する構成については同一符号を付することにより説明を省略している。

図５に示すロングアーク型放電ランプ５は、発光管１０の径方向外方に、円環状の径方向断面を有する直管状の保護管５０が配置されると共に、保護管５０の径方向外方に円筒形状を有する網状の破片捕捉体３０が配置されることによって構成されている。直管状の保護管５０の外周面には、径方向の断面が円環状に形成されたスペーサ５２が固定されている。このようなスペーサ５２を破片捕捉体３０と保護管５０の間に介在させることによって、保護管５０の外周面に破片捕捉体３０が接触することのないよう、破片捕捉体３０を保護管５０から離間して配置することができる。

このような図５に示すロングアーク型放電ランプ５においては、図１ないし図４に示すものと実質的に同じ効果を期待することができる。しかも、直管状の保護管５０とスペーサ５２とを併用することにより、破片捕捉体３０を保護管５０から離間して配置することができるために、図１ないし図４に示すもののように保護管の管軸方向の両端に大径部を形成する必要がなく、放電ランプを容易に製造することができるので、製造に要するコストを低減することができる。

図６に示すロングアーク型放電ランプ６は、図５に示すものと同じく、発光管１０の径方向外方に、円環状の径方向断面を有する直管状の保護管５０が配置されると共に、保護管５０の径方向外方に円筒形状を有する網状の破片捕捉体６０が配置されることによって構成されている。破片捕捉体６０は、発光管１０の封止部１２に対向する箇所が陥没することにより、径方向内方に向けて伸びる環状突起部６１が円周方向の全体にわたって形成されている。このように、破片捕捉体６０に環状突起部６１を設けることにより、保護管５０の外周面に破片捕捉体６０が接触することのないよう、破片捕捉体６０を保護管５０から離間して配置することができる。

このような図６に示すロングアーク型放電ランプ６においては、図５に示すものと実質的に同じ効果を期待することができる。しかも、予め環状突起部６１を形成しておいた円筒状の破片捕捉体６０の内部に直管状の保護管５０を挿入するという簡単な作業によって放電ランプ６を製造することができ、図５に示したもののようにスペーサのような破片捕捉体とは物理的に別体の部材を用いる必要がないので、放電ランプの製造に必要な工程をさらに簡略化することができる。

図７に示す紫外線照射器７は、網状の破片捕捉体３０と冷却ジャケット４０の管状部材４１との間に、破片捕捉体３０の中心軸方向の中央が鉛直方向に撓むことを防止するために、径方向の断面が円環状に形成された複数の支持体３２が設けられている。複数の支持体３２は、その内周面が円筒状の破片捕捉体３０の外周面に当接した状態で、互いに離間して破片捕捉体３０の長手方向に順次に並ぶよう配置されている。各支持体３２は、その外周面が冷却ジャケット４０の管状部材４１の内周面に当接していても良く、又はその外周面が管状部材４１の内周面から離間していても良く、要は、破片捕捉体３０と管状部材４１との間に介在するよう配置されていれば良い。
すなわち、複数の支持体３２は、必ずしも破片捕捉体３０に取付ける必要はなく、冷却ジャケット４０の管状部材４１の内周面に固定することもできる。

図７に示すような紫外線照射器７においては、図１ないし図４に示されるものと実質的に同じ効果を期待することができる。しかも、図７に示す形態によれば、破片捕捉体３０の長手方向の各端部３０Ａ,３０Ａが保護管２０の大径部２２の各端部に固定されており、かつ、破片捕捉体３０の長手方向の全長が大きい場合であっても、破片捕捉体３０が鉛直方向下方側に撓むことを防止することができるので、破片捕捉体３０が冷却ジャケットの管状部材４１の内周面に当接する虞がない。こうすることにより、放電ランプ１が破損したときに飛散する発光管１０および保護管２０の破片を捕捉することによって破片捕捉体３０が衝撃を受けたとしても、その衝撃が破片捕捉体３０を介して冷却ジャケット４０の管状部材４１に対して伝播することがないので、冷却ジャケット４０が破損することを確実に回避することができる。

図８に示す紫外線照射器８は、図１ないし図４に示すものと同一の構成を有する、発光管１０、保護管２０、破片捕捉体３０および冷却ジャケット４０を備えており、円筒形状を有する網状の破片捕捉体３０が一対の流路構成体４２,４２に固定されている構成である。各流路構成体４２は、保護管２０の大径部２２の外端部よりの内壁面に、大径部２２と平行に伸びる円筒状の保持部４２Ｃを備えている。保持部４２Ｃには、破片捕捉体３０の端部３０Ａ,３０Ａの厚みに適合する大きさの環状溝部が、保持部４２Ｃの円周方向の全体にわたって形成されている。円筒状の破片捕捉体３０は、その端部３０Ａ,３０Ａを保持部４２Ｃ,４２Ｃに対して嵌め込むことにより、流路構成体４２,４２に固定されている。

図８に示す紫外線照射器８は、図３に示すものと実質的に同じ効果を期待することができ、しかも、次のような効果を期待することができる。すなわち、同図に示す破片捕捉体３０は、管状部材４１、流路構成体４２,４２とによって仕切られた流路Ｌ内に突き出すよう伸びている保持部４２Ｃに嵌め込まれており、流路Ｌ内に臨出した保護管２０の管軸方向の全長に対応して破片捕捉体３０が設置されている。そのため、放電ランプ１の点灯駆動時に発光管１０が破裂することに伴って保護管２０が破裂した場合であっても、流路構成体４２の先に繋がっているポンプなどの冷却液循環機構に向けて飛散しようとする破片を、破片捕捉体３０によって確実に捕捉することができ、冷却液循環機構に破片が入り込むことを確実に防止することができる。

前述したように、保護管の２０（５０）の温度と、発光管１０の発光部１１の温度とを均一にすることを考慮した場合は、ロングアーク型放電ランプの破片捕捉体３０が、保護管２０（５０）の発光部１１に当接ないしは近接している箇所から離間していることが好ましい。

一方、以下に説明するように、冷却ジャケットと共に使用するロングアーク型放電ランプにおいては、冷却媒体中に含有される金属不純物が冷却媒体に晒される保護管の外表面に付着することにより、当該不純物によってランプから放射される光が吸収され、被処理物の被照射面上における放射照度が低下する不具合が生じる虞がある。このような不具合を解消することを考慮した場合は、後述するように、破片捕捉体が保護管の外表面に当接していることが好ましい。
破片捕捉体を保護管の外表面に当接させるか否かは、ロングアーク型放電ランプの用途・目的に応じて適宜選択することができる。

図９は、本発明のロングアーク型放電ランプの他の実施形態を説明するための、長手方向の全体断面図である。図９においては、説明が重複することを避けるため、図５と共通する構成については図５と同一の符号を付している。

図９に示すロングアーク型の放電ランプ９は、発光管１０と、発光部１１の外径と概ね等しい内径を有する円筒状の保護管５０とが同軸上に配置されることにより二重管構造になっている。保護管５０は、発光部１１の外表面に当接して配置されている。
保護管５０には、円筒形状を有する網状の破片捕捉体３０が、環状の弾性部材３１によって保護管５０の外表面に当接して配置されている。破片捕捉体３０は、保護管５０の全長にわたって配置される必要はなく、後述するように、保護管５０の発光部１１に当接する箇所の外表面に当接していれば良い。

破片捕捉体３０は、例えばクロムを含有するステンレス等の金属により構成され、導電性を有している。クロムを含有するステンレス等の金属により構成されていることにより、冷却ジャケットを循環する冷却液中に破片捕捉体３０を構成する金属が溶出する虞が無い。

図１０は、図９に示すロングアーク型放電ランプを備えた紫外線照射器の概略を説明する長手方向の全体断面図である。図１０においては、説明が重複することを避けるため、図３，４と共通する構成については図３，４と同一の符号を付している。

図１０に示す紫外線照射器は、図４に示す冷却ジャケットと同一の構成を有する冷却ジャケット４０を備えている。図１０に示す紫外線照射器は、管状部材４１の管軸方向の端部が管状部材固定部４２Ａに固定されると共に、管状部材４１の両端部を超えて伸びる保護管５０の管軸方向の端部が保護管固定部４２Ｂに固定されている。このように、冷却ジャケット４０は、管状部材４１とその両端に固定されている一対の流路構成体４２,４２とにより仕切られた、冷却液を循環させるための流路Ｌが形成されており、図中の矢印に示すように、一方の流路構成体４２から導入された冷却液が保護管５０の外周面に沿って通過した後に他方の流路構成体４２から排出されるようになっている。冷却液としては、例えば、比抵抗１〜１０ＭΩ・ｃｍの純水を使用する。

図９に示すロングアーク型放電ランプは、発光管１０が破裂すると共に保護管２０が破裂する場合でも、保護管２０の径方向外方に破片捕捉体３０が配置されているので、冷却ジャケット４０の管状部材４１に向けて発光管１０や保護管２０の破片が飛散したとしても、当該破片が破片捕捉体３０によって確実に捕捉され、冷却ジャケット４０の管状部材４１を破損させる虞がない。

しかも、図９に示すロングアーク型放電ランプは、導電性を有する破片捕捉体３０が保護管５０の外表面に当接して配置されていることにより、冷却媒体中に含有される金属不純物が保護管５０の外表面に局所的に付着することを確実に防止することができるので、被処理体の被照射面における放射照度を均一にすることができる。詳細には、以下に説明する。

ロングアーク型放電ランプの点灯時においては、電極１３，１３間で放電が発生して発光金属が分解される等して発光部１１の内部にプラズマが形成され、プラズマ中の電子が発光部１１に向けて弾き飛ばされることによって、発光部１１が帯電すると考えられる。
保護管５０においては、発光部１１と保護管５０とが微小な隙間が介在する状態で点接触若しくは線接触していることから、長手方向における帯電量が均一にならないと考えられる。なぜなら、発光部１１と保護管５０とが接触しているところでは保護管５０への帯電量が少ない反面、発光部１１と保護管５０との間に隙間があるところでは保護管５０への帯電量が多いからである。

この種の冷却ジャケットとともに使用するロングアーク型放電ランプによると、冷却媒体中に含有される金属不純物イオン（例えば、水道水中に含まれる金属イオン）が、帯電した保護管５０の外表面に引き寄せられ、黒色の金属不純物が保護管５０の外表面に付着する。
上記したように、ロングアーク型放電ランプの保護管５０の帯電量が均一でない状態で冷却ジャケット内に冷却媒体を流した場合は、金属不純物が保護管５０の外表面の内で帯電量が多いところに優先的に付着することにより、点灯時間の経過とともに多量の黒色の金属不純物が保護管５０の外表面に局所的に付着することになる。
そのため、発光部１１から出射される光が保護管５０に付着した金属不純物に吸収されることによって、被処理体の被照射面における放射照度分布の均一性が損なわれる、と考えられる。

本発明のロングアーク型放電ランプは、前述のとおり、導電性を有する破片捕捉体３０が保護管５０の外表面に当接して配置されているため、保護管５０の破片捕捉体３０に当接する領域において保護管５０への帯電量を均一にすることができる。したがって、本発明のロングアーク型放電ランプは、金属不純物が保護管５０の外表面に対して万遍無く堆積されるので、被処理体の被照射面における放射照度が局所的に低下することがなく、当該被照射面における放射照度分布を均一にすることができる。

以上のことから、破片捕捉体３０は、保護管５０の発光部１１に当接する領域における帯電量を均一にするために、保護管５０の当該領域に対して設けられていれば良い。

本発明のロングアーク型放電ランプの構成の概略を示す長手方向の全体断面図である。 図１に示すロングアーク型放電ランプの一端側を拡大して示す一部拡大断面図である。 本発明の紫外線照射器の構成の概略を説明する長手方向の全体断面図である。 冷却ジャケットの構成の概略を示す長手方向の断面図である。 本発明のロングアーク型放電ランプの他の実施形態を説明するための、長手方向の断面図及び径方向の断面図である。 本発明のロングアーク型放電ランプの他の実施形態を説明するための、長手方向の断面図である。 本発明に係る紫外線照射器の他の実施形態を説明するための長手方向の断面図である。 本発明に係る紫外線照射器の他の実施形態を説明するための長手方向の断面図である。 本発明のロングアーク型放電ランプの他の実施形態を説明するための、長手方向の全体断面図である。 図９に示すロングアーク型放電ランプを備えた紫外線照射器の概略を説明する長手方向の全体断面図である。 従来の水冷ジャケットを備える紫外線照射用光源の構成の概略を示す断面図である。

符号の説明

１ ロングアーク型放電ランプ
３ 紫外線照射器
１０ 発光管
１１ 発光部
１２ 封止部
１３ 電極
１４ 金属箔
１５ 外部リード
２０ 保護管
２１ 小径部
２２ 大径部
２３ ベース部材
３０ 破片捕捉体
３１ 弾性部材
３２ 支持体
４０ 冷却ジャケット
４１ 管状部材
４２ 流路構成体
５ ロングアーク型放電ランプ
５０ 保護管
５２ スペーサ
６ ロングアーク型放電ランプ
６０ 破片捕捉体
６１ 環状突起部

Claims (5)

1. 発光部に形成された密閉空間内に、一対の電極が互いに離間して配置されると共に発光物質が封入された発光管と、当該発光管の径方向外方に発光管の管軸に沿って前記発光部に当接して配設された石英ガラス製の保護管とを備え、
   前記保護管の径方向外方には、導電性を有する破片捕捉体が前記保護管の前記発光部に当接する箇所の外表面に当接して設けられているロングアーク型放電ランプが、
   冷却液を循環させるための流路を備える冷却ジャケットの内部に収容されていることを特徴とする紫外線照射器。
2. 前記破片捕捉体が網状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射器。
3. 前記破片捕捉体がクロムを含有するステンレスからなることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射器。
4. 前記破片捕捉体と前記冷却ジャケットの間には、破片捕捉体を支持するための複数の支
   持体が、互いに離間して破片捕捉体の長手方向に順次に並ぶよう配置されていることを特
   徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の紫外線照射器。
5. 前記破片捕捉体が、前記保護管の、前記冷却ジャケットの流路内に臨出している箇所の
   全長にわたって設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の紫外線照射器。

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