JP5741603B2

JP5741603B2 - エキシマランプ

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Publication number: JP5741603B2
Application number: JP2013014997A
Authority: JP
Inventors: 賢二谷野; 淳哉朝山; 幸治田川
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2033-01-30
Also published as: JP2014146527A; WO2014119105A1; CN104919566B; CN104919566A; US20150364317A1; US9355833B2

Description

この発明は、内外電極型のエキシマランプに関するものであり、特に、冷蔵庫等の食品保管庫の殺菌に用いられるエキシマランプに係わるものである。

冷蔵庫などに食品を長期間入れておくと、食品が腐食してガスが発生し冷蔵庫内で菌の繁殖、異臭、他の食品への悪影響を及ぼす可能性がある。そのために、冷蔵庫内で繁殖した菌を殺菌する手段が必要であって、紫外線ランプがしばしば用いられている。
その紫外線ランプとしては、従来低圧水銀ランプが多用されているが、これよりも発光効率が良く、光出力強度が強いエキシマランプの採用が近時検討されている。しかしながら、このエキシマランプにおいては、封入する発光ガスによっても異なるが、放射光の波長が２００ｎｍ以下の真空紫外光であり、例えば、発光ガスとしてキセノンを封入した場合、その放射光は１７２ｎｍを中心とする真空紫外光であって、これをそのまま冷蔵庫用に用いると、この真空紫外光によって庫内の雰囲気にオゾンが発生してしまい、人体に対して悪影響を及ぼすことから、そのままでは使用することができない。

そのために、エキシマランプの放電容器の内面に蛍光体を設けて、放電空間内でエキシマ発光により生成される２００ｎｍ以下の真空紫外光を、より長波長側の２３０ｎｍ〜２５０ｎｍの紫外光に変換して外部に放射することが好ましい。こうすることにより、冷蔵庫内の雰囲気中に人体に有害なオゾンが発生することなく、大腸菌や黄色ぶどう球菌等の殺菌に有効なピーク波長が２３０ｎｍ〜２５０ｎｍの光を発生させることができる。

しかしながら、エキシマランプの放電容器の内面に蛍光体を設けた場合、この蛍光体が放電プラズマに曝されることで、該蛍光体から不純ガスや水分が発生し、放電容器内に残留してしまうという問題がある。これらの不純ガスや水分が放電空間内に残留すると放射照度が急激に低下し、そのため殺菌効果が弱くなり、十分な殺菌処理が行われないという不具合がある。更に、十分な殺菌処理をしようとすると、処理時間を長く確保しなければならないという不利点もある。

ところで一方、エキシマランプにゲッターを設けてガスや水分を除去する技術がある。例えば、特開２００６−２２８５６３号公報（特許文献１）には、放電容器の内部に内側管を設けてその内部にゲッターを形成する技術が開示されている。しかしながら、かかる従来技術では、放電容器の内部に内側管を設けるなど放電容器の内部構造が複雑であって、その製造が煩雑であった。
また、放電容器内に発光空間とは別のゲッター室を設けた構造もあるが、この構造でも、放電容器の全長が長くなり、放電容器内の構造も複雑である。
冷蔵庫内の殺菌処理のためには、ランプの小型化・構造簡略化が必須であり、上記した構造はこうした用途には不向きであり、こうした用途での、小型で構造が簡便であり、かつ放射照度の急激な低下を招くことのないエキシマランプの実現が期待されている。

特開２００６−２２８５６３号公報

この発明が解決しようとする課題は、放電容器の内部に配置された内部電極と、前記放電容器の外部に配置された外部電極を一対の電極とし、前記放電容器内にエキシマ発光ガスが封入されたエキシマランプにおいて、周囲の雰囲気中にオゾンを発生させることなく、殺菌処理に有効な波長の紫外光を出射でき、かつ、放電容器内に不純ガスや水分が残留することなく、急速な照度低下を招くことのなく、構造の簡略な小型構造の冷蔵庫用などのエキシマランプを提供することにある。

上記課題を解決するために、この発明に係るエキシマランプにおいては、放電容器の内面には、封入した発光ガスがエキシマ放電によって発生する紫外光を、これよりも長波長の紫外光に変換する蛍光体が設けられており、内部電極はコイル形状であって、その軸心方向の一部にコイルを密巻にした密巻部が形成され、該密巻部にゲッターが取り付けられていることを特徴とする。
また、前記ゲッターは、中空棒状の金属容器内にゲッター材料が保持されて構成され、該ゲッターの長手方向が前記内部電極の長手方向に対して略直交して配置されていることを特徴とする。
また、前記密巻部には、前記内部電極を保持し固定するアンカー部が設けられていることを特徴とする。
また、前記放電容器は、その一方の端部側は金属箔によって箔封止され、他方の端部側にはチップ部が設けられており、前記内部電極は、その一端が前記金属箔と電気的に接続されて前記放電容器に封止され、他端が前記チップ部内に挿入されており、前記密巻部は、前記内部電極の他端側に偏った位置に形成されていることを特徴とする。

本発明のエキシマランプによれば、内部電極を構成するコイル体に直接ゲッターを取り付けるので、内側管とかゲッター室とかを別途備える必要がなく、簡便な構造とすることができる。
また、ゲッターをコイル状内部電極の密巻部に取り付けたので、該密巻部がより高温となって、ゲッターを活性化させやすく、その活性温度を維持できるという効果がある。
こうして、放電容器内に蛍光体を設けることにより、オゾン発生の心配がなく、殺菌処理に有効な波長の紫外光を発生できるとともに、放電容器内に蛍光体からの不純ガスや水分を吸収するゲッターを配置しても、小型で構造が簡便なエキシマランプを提供できるものである。

また、ゲッターを中空棒状の金属容器内にゲッター材を保持する構成として、該ゲッターの長手方向が前記内部電極の長手方向に対して直交して配置されていることにより、金属容器の両端部が外部電極に近接する位置になるので、点灯始動時の補助電極として機能し、ランプの始動性を向上することができる。

また、前記ゲッターが取り付けられる前記密巻部にはアンカー部が設けられていて、前記コイル状内部電極を保持し固定するもので、ゲッターの荷重で内部電極が変形や変動することがなく、所望の位置で内部電極を好適に固定することが可能である。

また、前記内部電極の一端封止部よりも、チップ部が形成された他端側に偏って密巻部を形成したので、該密巻部に取り付けられたゲッターが、一端封止部の加熱封止する作業時に受ける熱の影響を最小限に抑えることができる。

本発明のエキシマランプの外観斜視図。図１の透過斜視図。図２の要部拡大斜視図。本発明のエキシマランプの断面図（Ａ）と、Ａ−Ａ矢視図。ゲッターの斜視図。図４のＡ−Ａ断面図。

図１に本発明のエキシマランプの外観斜視図が、図２に外部電極を取り除いた部分透過斜視図が示されている。
エキシマランプ１は、放電容器２の一端が封止された封止部３を有し、他端には排気チップ残部であるチップ部４が形成されている。該放電容器２には、真空紫外光の吸収率が高い部材を用いることが好適であり、例えば、ソーダ石灰ガラス、オゾンレス石英ガラス、溶融石英ガラスなどを用いることができる。
放電容器２の外周面には、例えば、網形状の外部電極５が設けられ、放電容器２の内部にはその長手方向に延在する内部電極６が設けられている。図４にも示すように、この内部電極６はコイル形状をしていて、一端部６ａにおいて前記封止部３内に埋設された金属箔７に電気的に接続されており、他端部６ｂは前記チップ部４内に挿入されている。
そして、放電容器２内には希ガスが封入され、例えば、キセノン（Ｘｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）であり、これらを単独で用いても良いし、適宜組合せて混合して用いてもよい。

図２〜４に示すように、前記コイル状内部電極６は、その長さ方向の一部において巻回ピッチが小さくなる密巻部８が形成されている。
図２および図４に示すように、この密巻部８は長さ方向においてチップ部４側に偏った位置に形成されており、この密巻部８にはアンカー部９が設けられていて、コイル状内部電極６を保持している。
そして、図２および図３に示すように、この密巻部８にはゲッター１０が取り付けられている。

図５に示すように、このゲッター１０は、中空棒状の金属容器１１と、その内部に充填されたゲッター材１２とからなる。
このゲッター材１２としては、例えば、チタニウム、ジルコニウム、ニオブ、バナジウム、鉄、イットリウム、ハフニウム等、またその何れかを含む合金であって、ゲッターの活性化温度が３００度〜７００度の材料を用いる。
そして、該ゲッター１０はコイル状内部電極６の密巻部８において、該内部電極６と略直交するように溶接等により取り付けられていて、図６に示すように、この配置により、ゲッター１０の両端は外部電極５に接近し、該外部電極５との距離が小さくなる。これにより、ゲッター１０はランプの始動時に始動補助電極として機能し、始動性の向上をもたらすことになる。
一方、図４、図６に示すように、前記放電容器２の内面には、蛍光体１５が設けられていて、放電容器２内に封入された発光ガスがエキシマ放電により生成する１７２ｎｍなどの真空紫外光を、それより長波長の２３０ｎｍ〜２５０ｎｍなどの紫外光に変換する。
この蛍光体としては、例えば、ＹＰＯ_４：Ｎｄ、ＬｉＹＰ_４Ｏ_１２：Ｐｒ、ＬａＰＯ_４：Ｐｒ、ＬａＰＯ_４：Ｐｒ、ＹＡｌ_３Ｂ_４Ｏ_１２：Ｐｒ、ＹＡｌ_３Ｂ_４Ｏ_１２：Ｂｉ、ＬａＰＯ_４：Ｃｅ、ＬａＭｇＡｌ_１１Ｏ_１９：Ｃｅ、等が挙げられる。

以上の構成において、放電容器２内に封入されたキセノンガスなどの発光ガスは、外部電極５と内部電極６との間に生起されるエキシマ放電により、１７２ｎｍ等の真空紫外光を発光する。これが、蛍光体１５により波長２３０〜２５０ｎｍなどの紫外光に変換されて、外部に放射される。
そのとき、蛍光体１５からは不純ガスや水分などが放出されるが、ゲッター１０によって吸着されて、放電容器２内に残留することがない。
そして、ゲッター１０は、コイル状内部電極６の密巻部８に設けられているので、より高温となる密巻部８によって活性化され、また、その活性温度が維持される。
また、ゲッター１０は、前記内部電極６の長手方向に対して略直交して配置されるので、その両端部が外部電極５に近接して、始動補助の役割を担うので、ランプの始動性の向上に寄与する。

また、密巻部８には、アンカー部９が設けられているので、密巻部８にゲッター１０を取り付けてその荷重が掛かっても、コイル状内部電極６が変形することがない。
更に、内部電極６の密巻部８は、封止部３よりもチップ部４側に偏って形成されるので、ここに取り付けられるゲッター１０が、前記封止部３の熱封止時に、その熱の影響を受けることがない。

以上説明したように、本発明においては、コイル状内部電極の密巻部にゲッターを取り付ける構成を採用したことにより、小型で、構造の簡便なエキシマランプが実現して、しかもオゾンを発生することなく、殺菌効果のある紫外光を放射して冷蔵庫など食品保管庫用として好適なランプが得られるものである。

１エキシマランプ
２放電容器
３封止部
４チップ部
５外部電極
６内部電極
７金属箔
８密巻部
９アンカー部
１０ゲッター
１１棒状の中空容器
１２ゲッター材
１５蛍光体

Claims

放電容器の内部に配置された内部電極と、前記放電容器の外部に配置された外部電極を一対の電極とし、前記放電容器内にエキシマ発光ガスが封入されたエキシマランプにおいて、
前記放電容器の内面には、前記発光ガスがエキシマ放電によって発生する紫外光を、これよりも長波長の紫外光に変換する蛍光体が設けられており、
前記内部電極はコイル形状であって、その軸心方向の一部にコイルを密巻にした密巻部が形成され、
該密巻部にゲッターが取り付けられていることを特徴とするエキシマランプ。
前記ゲッターは、中空棒状の金属容器内にゲッター材料が保持されて構成され、該ゲッターの長手方向が前記内部電極の長手方向に対して略直交して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
前記密巻部には、前記内部電極を保持し固定するアンカー部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のエキシマランプ。
前記放電容器は、その一方の端部側は金属箔によって箔封止され、他方の端部側にはチップ部が設けられており、
前記内部電極は、その一端が前記金属箔と電気的に接続されて前記放電容器に封止され、他端が前記チップ部内に挿入されており、
前記密巻部は、前記内部電極の他端側に偏った位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエキシマランプ。