JP5704375B2 - エキシマランプの発光管の製造方法 - Google Patents
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Description
特に、エキシマランプから放射される波長200nm以下の真空紫外線を用いたオゾン等の活性酸素による洗浄方法が多用されている。
また、他の分野として、水処理や排ガス、排油等の処理用途としての活用も実施されており、例えば特開平7−169443号公報(特許文献1)に開示されているような、エキシマランプに保護外管を備えたエキシマランプユニットも開発されている。
ところで、エキシマランプにおいては発光管材料としては石英ガラスが用いられ、この偏平四角形な発光管は円筒状の石英ガラス管から製造される。
特開2009−181818号公報(特許文献2)にはこのような偏平四角形な発光管の製造方法が開示されている。
図7に示すように、こうして成形された横断面形状が偏平四角形の発光管13は、その全周に亘って均一な肉厚がもたらされ、その上下外面に電極14、15が設けられ、内部にキセノン等の放電用光ガスが充填されてエキシマランプとなる。
また、図7に示されるように、こうして成形された発光管13を有するエキシマランプにおいては、上下外部電極14、14間でのバリア放電によってエキシマ発光させるが、電極間には多数の放電柱Hが生成され、これが対向する発光管の内面に直接衝突するので、この放電柱が直接当たる壁面には微小なクラックが多数発生しやすく、やがて発光管の破損に至ることがある。
この現象は、特に、近時その用途が増大してきた、波長200〜400nmの領域の光を出射するエキシマランプにおいて顕著であり、これは、その波長を出射するために、発光管内に希ガスとハロゲンが封入されるので、ガラスを構成する元素とハロゲンが化学反応してガラスを破損させるためである。
また、円筒状ガラス管から断面偏平な略四角形状の発光管を製造するに際して、多大な労力と、熟練、そして作業時間を要することがなく、製造コストを抑えた製造方法を提供せんとするものである。
また、前記第1の平坦壁部を成形する工程の後に、前記バーナーを前記ガラス管の前記第1の平坦壁部とは反対側に位置させて、前記第2の平坦壁部を成形する工程を行うことを特徴とする。
また、前記ガラス管を挟んで対向する位置に設けられた一対のバーナーによって、前記第1の方向からの加熱と、前記第2の方向からの加熱を同時に行って、前記第1の平坦壁部を成形する工程と、前記第2の平坦壁部を成形する工程を同時に行うことを特徴とする。
また、前記側壁部が円弧状であるために、該エキシマランプを用いたランプユニットにおいて、これを円筒状の保護外管に組み込む時、該外管との整合性が極めてよい。
そして、前記発光管の製造に当たっては、円筒状ガラス管に第1の方向と、これと対向する第2の方向からバーナーにより加熱して、前記平坦壁部を成形するので、成形作業が極めて簡単で、製造コストの低い発光管の成形が可能となる。
また、この方法により、成形される発光管の平坦壁部は自然に側壁部よりも肉厚が厚くなり、上記平坦壁部の肉厚が厚い発光管が簡単に得られる。
そして、電極5が設けられた平坦壁部3の肉厚D1は、側壁部4の肉厚D2よりも肉厚に形成されている。
また、一方の平坦壁部3の内面には紫外線反射膜6が形成されていて、発光管2内で生成された紫外光は、図1(B)の下方、即ち、反射膜6が設けられていない方の平坦壁部3から出射される。この場合、少なくとも紫外光出射側の電極5は光透過性である。
なお、紫外線反射膜6は必要に応じて設けられているものであって、必須のものではない。
円筒状ガラス管8に対して一方の側方から酸水素バーナーなどのバーナー11からの熱風を当てて加熱する。ガラス管8の加熱された円弧状部位9は軟化し、熱風による押圧力を受けて変形する。このとき、バーナー11の中央部での炎11aは周囲の炎11bの影響もあって最も火力が大きく、かつ、円筒状ガラス管8の円弧状部位9の中央部9aに最も近いので、当該中央部9aがもっとも高温となり、バーナーの熱風による変形量が最も大きく、徐々に平坦形状となっていき平坦壁部3が成形される。
このとき、円弧状部位9が直線状の平坦壁部3に変形するので、該平坦壁部3の肉厚はガラス管8(円弧状部位9)のもともとの肉厚よりも厚くなる。
図3は、その製造方法を示す側面図と、そのX−X断面図である。図3(A)において、ガラス管8の一側面からバーナー11を当てて加熱する。これにより、円弧状部分9が平坦壁部3に変形する。
そして、バーナー11をガラス管8の軸方向に沿って走査してガラス管8の軸方向の全体において平坦壁部3を成形する。
次いで、図3(B)に示すように、バーナー11を止めて、ガラス管8を180度反転するとともに、バーナー11を元位置に戻す。
そして、図3(C)に示すように、再度バーナー11を点火して、ガラス管8の反対側を加熱する。これにより、ガラス管8の反対側の円弧状部位9が変形して平坦壁部3が成形される。このバーナー11を管軸方向に走査してガラス管8の全長に渡り平坦壁部3を成形する。
図3(D)は、こうして両側面に平坦壁部3、3が成形された発光管2が示されている。
このように成形された発光管2は、平坦壁部3、3とこれを繋ぐ側壁部4、4とからなり、前記平坦壁部3の肉厚は素材である円筒状ガラス管8の肉厚より厚くなり、側壁部4の肉厚はガラス管8の肉厚と同一であり、結果として、平坦壁部3の肉厚D1は、側壁部4の肉厚D2よりも肉厚となる。
また、ガラス管8とバーナー11とは相対的に走査すればよいので、ガラス管側を走査するようにしてもよいが、装置構成上で、バーナー側が走査する構成であるほうが好適である。
更には、図3(B)に示すように、一側面側の成形が終了した後に、ガラス管8を反転して、バーナー11を元位置に戻すとしたが、バーナー11をガラス管8の反対側面に回転位置させてもよく、また、バーナー11は元位置に戻さずに、一側面を成形終了した位置から反対方向に走査するようにしてもよい。
つまり、図4(A)(B)に示すように、ガラス管8の両側面に一対のバーナー11、11を対向配置して、ガラス管8の両側面を同時に加熱し、該バーナー11、11を同時にガラス管8の管軸方向に走査するものである。こうすることで、ガラス管8の両側面に同時に平坦壁部3、3を成形することができ、製造工程の簡略化と作業時間の短縮化が図られる。
図5にこのエキシマランプ1を用いたエキシマランプユニット20が示されていて、エキシマランプ1は保護外管21内に収容されている。
このとき、エキシマランプ1の発光管2の両側壁部4、4は円弧状をなしているので、円筒状の保護外管21内への収納は整合性が良く極めて良好に行われる。
また、側壁部4が保護外管21に密着するので、ランプの熱を効果的に放熱することができる。
外径φ18.5mm、内径φ16.6mm、肉厚1.0mmのガラス管を本発明の製造方法によって製造した発光管として、平坦壁部の肉厚1.4mm、側壁部の肉厚1.0mmの発光管が得られた。
なお、平坦壁部の肉厚は、側壁部の肉厚の1.2〜1.5倍が好ましい。肉厚が1.1倍以下では扁平量が小さくて、形成される平坦壁部間の距離が大きく、放電ギャップが大きすぎる。一方、1.5倍より大きいと扁平量が大きすぎて、平坦壁部間の距離が小さく、放電ギャップが小さくなりすぎる。
また、側壁部を円弧状としたことにより、前記エキシマランプを用いたエキシマランプユニットにおいて、エキシマランプを円筒状の保護外管に組み込むとき、きわめて整合性が良く、かつ良好な放熱性も得られる。
そして、発光管を製造する際に、円筒状ガラス管の側面からバーナーにより加熱することで平坦壁部を成形するので、従来のように成形型を用いた煩雑な作業を必要とすることなく、発光管の製造が簡略化され、格別の熟練性も不要となり、製造時間の短縮化が図られて、製造コストの安い発光管が得られる。
また、この製造方法により、自然に平坦壁部の肉厚が側壁部の肉厚より肉厚となった発光管が得られ、放電によりダメージを受ける平坦壁部に十分な機械的強度を与えられる。
2 発光管
3 平坦壁部
4 側壁部
5 外部電極
6 紫外線反射膜
8 円筒状ガラス管
9 円弧状部位
11 バーナー
D1 平坦壁部の肉厚
D2 側壁部の肉厚
H 放電柱
20 エキシマランプユニット
21 保護外管
Claims (3)
- 横断面形状が偏平な略四角形状であって、一対の平坦壁部と、該平坦壁部を繋ぐ側壁部とからなり、前記平坦壁部の肉厚が前記側壁部の肉厚よりも厚い発光管を有するエキシマランプの発光管の製造方法であって、
円筒状ガラス管に対して第1の方向からバーナーにより加熱して第1の平坦壁部を成形する工程と、
前記ガラス管に対して、前記第1の方向と対向する第2の方向からバーナーにより加熱して第2の平坦壁部を成形する工程と、
からなることを特徴とするエキシマランプの発光管の製造方法。 - 前記第1の平坦壁部を成形する工程の後に、前記バーナーを前記ガラス管の前記第1の平坦壁部とは反対側に位置させて、前記第2の平坦壁部を成形する工程を行うことを特徴とする請求項1に記載のエキシマランプの発光管の製造方法。
- 前記ガラス管を挟んで対向する位置に設けられた一対のバーナーによって、前記第1の方向からの加熱と、前記第2の方向からの加熱を同時に行って、前記第1の平坦壁部を成形する工程と、前記第2の平坦壁部を成形する工程を同時に行うことを特徴とする請求項2に記載のエキシマランプの発光管の製造方法。
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