JP5881923B1 - 紫外線発生装置 - Google Patents

Abstract

発光強度が高い紫外線を一様に発生することができる紫外線発生装置を提供する。ループ状に形成された電気絶縁性の放電管（５）と、放電管（５）と同じループ状になるように放電管（５）に沿って配置された複数の分割電極（６）と、放電管（５）を囲むように配置され、放電管（５）内に閉じた磁場を形成する磁石（２，３，４）とにより紫外線ランプ（１０）を形成し、この紫外線ランプ（１０）の分割電極（６）に多相交流電源を接続してその多相交流放電電圧を隣り合う分割電極（６）に位相をずらして印加し、これにより生じた放電プラズマ（Ｐ）により紫外線を発生する。

Description

本発明は、紫外線発生装置に関するものであり、さらに詳細には、発光強度が高い紫外線を空間的に一様に且つ時間的に連続して発生することができる紫外線発生装置に関し、また発光強度が高い紫外線を長時間にわたって発生させることができる紫外線発生装置に関するものである。

光硬化性材料の塗膜を硬化させて、塗装する光硬化塗装は、臭気が少なく、数秒という短時間で、塗膜を硬化させることができるため、種々の分野で広く用いられている。

しかし、光硬化塗装は、紫外線によって塗膜を硬化するため、塗膜硬化時に大きな電力を消費するとともに、大量の水銀を含む高圧水銀ランプを使用することが必要であり、エネルギーおよび地球環境問題が国内外において大きな関心が寄せられている今、地球環境に有害な水銀を用いることなく、少ないエネルギーで、光硬化性材料の塗膜を硬化させることができる紫外線発生装置の開発が切望されている。

本発明者らは、ＷＯ ２００９１２３２５８ Ａ１（特許文献１）において、弱電離性低温プラズマにより、窒素ガスで希釈した一酸化窒素ガスよりなる分子性混合ガスを励起することによって、２００ｎｍないし３００ｎｍの波長域に強い紫外線を放射できるということを明らかにした。

また、上述にように、地球環境問題への関心の高まりに伴って、地球環境に有害な水銀を用いることがない紫外線ランプの開発が進められており、紫外線源としてキセノンを用いた紫外線ランプが実用化されている。

しかし紫外線源としてキセノンを用いた紫外線ランプは、水銀を紫外線源とする紫外線ランプに比して、発光効率が劣るという問題があった。

また、酸素ガスを含むガスを紫外線源として、放電管内に封入する紫外線ランプにおいては、放電中に、化学的に一層活性化した酸素ガスが、放電管に存在する内容物および壁と反応して、消失（クリーンアップ）してしまうという問題があった。

このような放電型ランプにおけるクリーンアップ現象は、酸素ガス以外の封入ガスでも発生するため、これまで、種々の対策法が提案されてきた。

たとえば、ガスを封入する前に、アルゴンガスなどの希ガスを用いて、放電管内を放電洗浄し、封入ガスの放電管の内表面および電極などの内蔵物の表面への吸着を抑制する方法や、放電管の内表面および電極などの内蔵物の表面に保護膜を形成して、封入ガスと放電管の内表面および電極などの内蔵物の表面とが接触させないようにして、封入ガスが放電管の内表面および電極などの内蔵物の表面に吸着し、あるいは、反応することを防止する方法が提案されている。

また、窒素を紫外線源とする紫外線ランプにおいては、放電時間が長くなるにつれて、窒素の圧力が低下し、紫外線を発生させることができなくなり、寿命が短いという問題があり、特開２００８−０４１２７５号公報（特許文献２）は、ガスを排気した放電管内に窒素ガスを導入し、窒素ガスが導入された放電管内で、予備的に放電を発生させ、予備的放電後に、放電管内のガスを排気し、ガスが排気された放電管内に、窒素ガスと希ガスとを導入することによって、放電時間が長くなるにつれて、窒素の圧力が低下するという問題の解決手段を提案している。

ＷＯ ２００９１２３２５８ Ａ１ 特開２００８−０４１２７５号公報

しかし、特許文献１に記載された方法では、放電プラズマ内で、分子性ガスが解離しやすいという問題があり、つねに新しい分子性ガスを大量に流し続けるか、あるいは、解離したガスから元のガスを合成するかなどの手段を講じなければならないという場合があった。

本発明者はさらに、酸素ガスおよび窒素ガスを筒状の放電空間内に封入し、筒状の放電空間の長さ方向に沿って分割された電極が、電極間にかかる電圧を位相設定により調整した多相交流電源に接続された紫外線放射装置を発明した。

かかる紫外線放射装置によれば、筒状の放電空間に、窒素ガスと酸素ガスの混合ガスを密閉するので、放電空間内の窒素ガスと酸素ガスの一部が放電プラズマにより解離して、窒素と酸素を生成し、生成した窒素と酸素とから、励起状態の一酸化窒素ガスが生成され、こうして生成された一酸化窒素ガスから短波長（２００ｎｍないし３００ｎｍ）の紫外線を発生させ、窒素ガスから中波長（３００ｎｍないし４００ｎｍ）の紫外線を発生させることが可能になる。

しかしながら、かかる紫外線放射装置においては、直管状の紫外線ランプを用いているため、直管状の紫外線ランプの両端部の分割電極には、隣り合った分割電極がなく、両端部の分割電極と、隣り合った分割電極の端部との間に電圧を印加することができないため、直管状の紫外線ランプの両端部において、発生する紫外線の強度が極端に低くなって、一様に発光強度が高い紫外線を発生することができないという問題があった。

したがって、本発明は、発光強度が高い紫外線を空間的に一様に発生することができる紫外線発生装置を提供することを目的とするものである。

一方、特許文献２が提案する方法においては、一旦、放電管内に窒素ガスを導入し、窒素ガスが導入された放電管内で、予備的に放電を発生させた後に、放電管内のガスを排気しているため、予備的な放電によって、放電管の壁内に吸収された窒素ガスも放電管内から排気されてしまい、放電時間を十分に長くし、長時間にわたって、紫外線を発生させることができないという問題があった。

したがって、本発明の別の目的は、長時間にわたって、発光強度が高い紫外線を発生させることができる紫外線発生装置を提供することを目的とするものである。

本発明者は、本発明の前記目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、ループ状に形成された電気絶縁性の放電管であって、１５／８５＜酸素ガス／窒素ガス＜３０／７０の混合比で、酸素ガスと窒素ガスが混合された混合ガスが０．５Ｔｏｒｒないし１．０Ｔｏｒｒの初期封入圧力で、封入されている放電管と、放電管と同じループ状になるように放電管の外表面に所定の間隔を隔てて、取り付けられた複数の分割電極と、放電管を囲むように配置され、放電管内に閉じた磁場を形成する磁石とにより形成された紫外線ランプであって、全体としてループ状に取り付けられた３つ以上の分割電極と、長さが異なり、枠状をなした３つの磁石を備え、前記３つの枠状の磁石のうち、最も長さが長い枠状の磁石が最も外側に、最も長さが短い枠状の磁石が最も内側に、中間の長さを有する枠状の磁石が中央に、それぞれ配置され、最も外側に配置された枠状の磁石の極性と中央に配置された枠状の磁石の極性が逆で、かつ、中央に配置された枠状の磁石の極性と最も内側に配置された枠状の磁石の極性が逆になるように、前記３つの枠状の磁石が配置され、前記電気絶縁性の放電管が前記３つの磁石の間に囲まれるように配置されるとともに、中央に配置された前記枠状の磁石と最も外側に配置された前記枠状の磁石との間の磁力線および中央に配置された前記枠状の磁石と最も内側に配置された前記枠状の磁石との間の磁力線が、前記電気絶縁性の放電管を横切るように、前記電気絶縁性の放電管および前記枠状の３つの磁石が配置された紫外線ランプの分割電極に多相交流電源を接続して、その多相交流放電電圧を隣り合う分割電極に位相をずらして印加し、これにより生じた放電プラズマにより紫外線を発生させる場合には、複数の分割電極がループ状に配置され、すべての分割電極は、隣り合った分割電極を有しているから、すべての隣り合った分割電極間に電圧を印加することができ、したがって、強度が高く、空間的に一様性の高い紫外線を時間的に連続して発生させることが可能になることを見出した。
本明細書において、「ループ」とは、隅部が曲線的に形成されたものだけでなく、直角に形成されたものも含んでいる。例えば楕円形に限らず四角形も「ループ」に含まれる。

さらに、本発明者は、長時間にわたって、発光強度が高い紫外線を発生させることができる紫外線発生方法および装置を開発すべく、鋭意研究を重ねたところ、窒素ガスと酸素ガスの分子性混合ガスを石英製の放電管内に封入し、予備的に放電を発生させると、窒素ガスと酸素ガスの分子性混合ガスの圧力が急激に低下し、窒素ガスと酸素ガスが放電管の壁内に急激に吸蔵されるということを見出した。

すなわち、本発明者は、複数の分割電極をループ状に配置して、紫外線ランプが構成された紫外線発生装置の石英製の放電管内に、種々のガスを封入し、予備的に放電を発生させたときのガス圧力の変化を測定した。

まず、本発明者は、紫外線発生装置の石英製の放電管内に、Ａｒガスを封入し、予備的に放電を発生させたときのＡｒガスの圧力の変化を測定したところ、図１に示されるように、放電管の温度が一定の状態で、Ａｒガスの圧力は徐々に低下し、Ａｒガスが放電管の壁内にわずかに吸蔵されることが見出された。ここに、放電管の温度は紫外線ランプの中央部の温度を指している。

本発明者は、次いで、紫外線発生装置の石英製の放電管内に、窒素ガスを封入し、予備的に放電を発生させたときの窒素ガスの圧力の変化を測定したが、図２に示されるように、放電管の温度が一定の状態で、窒素ガスの圧力がわずかに低下し、窒素ガスの場合にも、予備的に放電を発生させたときに、窒素ガスの放電管の壁内への吸蔵量はごくわずかであるということが判明した。

さらに、本発明者は、紫外線発生装置の石英製の放電管内に、酸素ガスを封入し、予備的に放電を発生させたときの酸素ガスの圧力の変化を測定したところ、図３に示されるように、放電管の温度が一定の状態で、時間経過とともに、酸素ガスの圧力が低下し、酸素ガスが放電管の壁内に吸蔵されることが見出されたが、酸素ガスの圧力の低下はそれほど大きくはなく、酸素ガスの放電管の壁内への吸蔵量は十分に多くはないということを見出した。

そこで、本発明者は、１５％の酸素ガスと８５％の窒素ガスとの混合ガスを紫外線発生装置の石英製の放電管内に封入し、約５分にわたって、予備的に放電を発生させたときの酸素ガスと窒素ガスとの混合ガスの圧力の変化を測定したところ、図４に示されるように、放電管の温度が一定の状態で、時間経過とともに、酸素ガスと窒素ガスとの混合ガスの圧力が急激に低下し、他のガスを封止した場合に比して、特異的な現象が観察され、多量の酸素ガスと窒素ガスとの混合ガスが放電管の壁内に吸蔵されることが見出された。

本発明者は、さらに、１５％の酸素ガスと８５％の窒素ガスとの混合ガスを紫外線発生装置の石英製の放電管内に封入し、約３０分にわたって、放電プラズマを発生させたときの酸素ガスと窒素ガスとの混合ガスの圧力変化を測定した。測定結果は図５に示されている。

図５に示されるように、１５％の酸素ガスと８５％の窒素ガスとの混合ガスの圧力は、放電開始後、時間経過とともに低下するが、混合ガスの圧力低下は、放電を開始してから約１０分を経過すると、飽和することがわかった。

図６は、酸素ガス濃度が１５％で、窒素ガス濃度が８５％である混合ガスを０．５０Ｔｏｒｒの初期圧力で石英製の放電管内に封入し、放電を発生させたときの放電管内の酸素ガスと窒素ガスとの混合ガス組成のスペクトルの時間的な変化を示したグラフであり、図６（ａ）は、放電プラズマを発生させる前の混合ガス組成のスペクトルであり、図６（ｂ）は、放電プラズマを発生させてから、２分を経過したときの混合ガス組成のスペクトル、図６（ｃ）は、放電プラズマを発生させてから、５分を経過したときの混合ガス組成のスペクトルで、図６（ｄ）は、放電プラズマを発生させてから、１０分を経過したときの混合ガス組成のスペクトルである。

放電管内に封入したのは、１５％の酸素ガスと８５％の窒素ガスを含む混合ガスで、酸素ガスと窒素ガスの混合比は、約１：５．７であるが、図６（ａ）における酸素ガスと窒素ガスとの振幅比は約１：１３となっている。これは、ＱＭＡの酸素に対する感度が低いためである。

図６（ｂ）、図６（ｃ）および図６（ｄ）に示されるように、時間経過とともに、酸素成分は減少し、放電プラズマを発生させてから１０分を経過したときには、石英製の放電管内の酸素ガスはほとんどなくなっていることが認められた。

ここに、放電プラズマを発生させてから２分経過後から、約４０Ｍ／Ｚのところに現れていた信号は、放電洗浄時に放電管の壁内に取り込まれたＡｒガスが、酸素ガスが放電管の壁内に吸蔵されるとともに、放電管の壁から放出されたものと認められる。

図７は、１５％の酸素ガスと８５％の窒素ガスとの混合ガスを紫外線発生装置の石英製の放電管内に封入し、放電プラズマを発生させた後における放電管内のガス組成の時間的変化を測定したグラフである。

図７に示されるように、酸素ガス成分は時間経過とともに急激に減少し、１０分経過後には、ほとんどなくなっており、酸素ガス成分の減少に伴って、Ａｒガス成分が増加していることがわかる。

本発明者は、さらに、酸素ガス濃度を１５％から３０％に徐々に変化させて、放電を発生させた場合の経時的な酸素ガスと窒素ガスとの混合ガスの圧力変化を測定したところ、上述のように、酸素ガス濃度が１５％のときには、酸素がわずかに不足し、酸素ガス濃度が３０％のときには、酸素による解離損失が大きくなり、紫外線の発光強度が弱くなるということが見出された。

図８は、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスを０．５０Ｔｏｒｒの初期圧力で石英製の放電管内に封入し、放電を発生させた場合の混合ガス圧力の変化を示すグラフである。

図８に示されるように、放電管の温度が一定であるにもかかわらず、放電時間にしたがって、混合ガス圧力は急激に低下し、放電の開始から約１０分を経過すると、混合ガス圧力の低下が飽和することが判明した。

図９は、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスを０．５０Ｔｏｒｒの初期圧力で放電管内に封止し、放電プラズマを発生させた場合における石英製の放電管内のガス組成の時間的変化を測定したグラフである。

図９に示されるように、放電プラズマを発生させると、石英製の放電管内の酸素ガス濃度は時間経過とともに低下するが、放電プラズマ発生後、２０分ないし２５分を経過した時点で、酸素ガスの放電管の壁部内への吸蔵に起因する酸素ガス濃度の低下は飽和し、その後も、放電管内には、放電管の壁部内に吸蔵されていない酸素ガスが残存しており、放電管内での酸素ガスのクリーンアップを防止し得ることが見出された。

図１０は、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスを０．６０Ｔｏｒｒの初期圧力で放電管内に封入し、放電を発生させた場合の混合ガス圧力の変化を示すグラフである。

図１０に示されるように、放電管の温度が一定であるにもかかわらず、放電時間にしたがって、混合ガス圧力は低下し、放電の開始から約１０分を経過すると、混合ガス圧力の低下が飽和し、したがって、放電の開始から約１０分を経過すると、酸素ガスおよび窒素ガスの石英製の放電管の壁部内への吸蔵は飽和することが判明した。図１０のデータから、混合ガス圧力の飽和値は、設定したい充填ガス圧力値の０．５Ｔｏｒｒにほぼ等しくなることが読み取れる。

本発明者が放電管の混合ガス組成を測定したところ、放電プラズマ発生後、２０分ないし２５分を経過した時点で、酸素ガスの放電管の壁部内への吸蔵に起因する酸素ガス濃度の低下は飽和したが、その後も、放電管内には、放電管の壁部内に吸蔵されていない酸素ガスが残存しており、放電管内での酸素ガスのクリーンアップを防止し得ることが判明した。

また、残存した酸素ガス濃度と窒素ガス濃度の比率は、設定したい濃度比の１５％：８５％にほぼ等しくなることも判明した。

したがって、複数の分割電極がループ状に配置された紫外線ランプの放電管内に、１５／８５＜酸素ガス／窒素ガス＜３０／７０の混合比で、酸素ガスと窒素ガスが混合された混合ガスを封入し、放電をさせることによって、長時間にわたって、発光強度が高い紫外線を発生させることが可能になることが見出された。

本発明者の実験によれば、１５／８５＜酸素ガス／窒素ガス＜３０／７０の混合比で、酸素ガスと窒素ガスが混合された混合ガスを放電管内に封入し、放電プラズマを発生させると、急激に混合ガスの圧力が低下し、酸素ガスが放電管の壁内に吸蔵され、十分な量の酸素ガスが放電管の壁内に吸蔵されると、定常状態に達し、放電を続けても、酸素ガスが消失することがなく、酸素のクリーンアップ現象を防止することが可能になるから、十分に長い時間にわたって、紫外線を発生させることができることが判明した。

本発明において、放電管内に封入される酸素ガスと窒素ガスとの混合ガスが、０．２０≦酸素ガス／窒素ガス≦０．３５の混合比で、酸素ガスと窒素ガスが混合されていることが好ましい。

また、本発明において、放電印加電圧が９００Ｖないし１０００Ｖであることが好ましい。

本発明においては、前記紫外線ランプが、全体としてループ状に取り付けられた３つ以上の分割電極と、長さが異なり、枠状をなした３つの磁石を備え、前記３つの枠状の磁石のうち、最も長さが長い枠状の磁石が最も外側に、最も長さが短い枠状の磁石が最も内側に、中間の長さを有する枠状の磁石が中央に、それぞれ配置され、最も外側に配置された枠状の磁石の極性と中央に配置された枠状の磁石の極性が逆で、かつ、中央に配置された枠状の磁石の極性と最も内側に配置された枠状の磁石の極性が逆になるように、前記３つの枠状の磁石が配置され、前記電気絶縁性の放電管が前記３つの磁石の間に囲まれるように配置されるとともに、中央に配置された前記枠状の磁石と最も外側に配置された前記枠状の磁石との間の磁力線および中央に配置された前記枠状の磁石と最も内側に配置された前記枠状の磁石との間の磁力線が、前記電気絶縁性の放電管を横切るように、前記電気絶縁性の放電管および前記枠状の３つの磁石が配置されている。

本発明においては、前記紫外線ランプがこのように構成されているため、中央に配置された枠状の磁石と最も外側に配置された枠状の磁石との間の磁力線および中央に配置された枠状の磁石と最も内側に配置された枠状の磁石との間の磁力線が、電気絶縁性の放電管を横切るように、電気絶縁性の放電管および３つの枠状の磁石が配置されているから、発生したプラズマを、電気絶縁性の放電管内の所定の領域に閉じ込めることができ、したがって、強度の高い紫外線を発生させることが可能になる。

また、かかる構成に紫外線ランプによれば、３つ以上の分割電極がループ状に形成された電気絶縁性の放電管の外表面に所定の間隔を隔てて取り付けられているから、すべての分割電極の両側に隣り合った分割電極が配置されており、したがって、紫外線を一様に発光させることが可能になる。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記３つの枠状の磁石のうち、中央に配置された中間の長さを有する磁石がループ状をなし、同じようにループ状をなす放電管に沿っている。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記３つの枠状の磁石がループ状をなしている。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記電気絶縁性の放電管の外周面に所定の間隔を隔てて取り付けられたＮ個の分割電極（Ｎは３以上の整数である。）に、Ｎ相交流電源が接続されている。

かかる本発明のさらに好ましい実施態様によれば、Ｎ個の分割電極にＮ相の交流電圧を印加すると、放電は１周期の間に、Ｎ個の分割電極間を一回りするので、１秒間に、印加周波数だけ放電が回転し、したがって、どの時刻においても、いずれかの分割電極間で放電が起こり、低周波数の交流放電にもかかわらず、高周波点灯のような連続バリア放電が発生し、放電の結果、プラズマが発生するから、プラズマによって、前記電気絶縁性の放電管内に封入された分子性ガスが励起され、強度が高い紫外線を一様に発生させることが可能になる。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記電気絶縁性の放電管の外周面に所定の間隔を隔てて、６個の分割電極が取り付けられ、６個の分割電極に６相交流電源が接続されている。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記枠状の３つの磁石が永久磁石によって構成されている。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記３つのループ状磁石が磁気シールド部材に取り付けられている。

本発明によれば、複数の分割電極がループ状に配置され、すべての分割電極は、隣り合った分割電極を有しているから、すべての隣り合った分割電極間に電圧を印加することができ、したがって、発光強度が高く、空間的に一様性の高い紫外線を発生することができる紫外線発生装置を提供することが可能になる。

さらに、本発明によれば、紫外線ランプの分割電極に多相交流電源を接続してその多相交流放電電圧を隣り合う分割電極に位相をずらして印加し、これにより生じた放電プラズマにより紫外線を発生するので、どの時刻においても、いずれかの分割電極間で放電が起こり、低周波数の交流放電にもかかわらず、高周波点灯のような連続バリア放電が発生するから、時間的に連続的な紫外線を発生させることができる。

図１は、Ａｒガスを放電管内に封入し、予備的に放電を発生させたときのＡｒガスの圧力の変化を示すグラフである。 図２は、窒素ガスを放電管内に封入し、予備的に放電を発生させたときの窒素ガスの圧力の変化を示すグラフである。 図３は、酸素ガスを放電管内に封入し、予備的に放電を発生させたときの酸素ガスの圧力の変化を示すグラフである。 図４は、酸素ガス濃度が１５％で、窒素ガス濃度が８５％の混合ガスを放電管内に封入し、約５分にわたって、予備的に放電を発生させたときの酸素ガスと窒素ガスの混合ガスの圧力の変化を示すグラフである。 図５は、酸素ガス濃度が１５％で、窒素ガス濃度が８５％の混合ガスを放電管内に封入し、約３０分にわたって、放電プラズマを発生させたときの酸素ガスと窒素ガスの混合ガスの圧力の変化を示すグラフである。 図６は、酸素ガス濃度が１５％で、窒素ガス濃度が８５％の混合ガスを０．５０Ｔｏｒｒの初期圧力で放電管内に封入し、放電を発生させたときの放電管内の混合ガス組成のスペクトルの時間的な変化を示したグラフであり、図６（ａ）は、放電プラズマを発生させる前の混合ガス組成のスペクトルであり、図６（ｂ）は、放電プラズマを発生させてから、２分を経過したときの混合ガス組成のスペクトル、図６（ｃ）は、放電プラズマを発生させてから、５分を経過したときの混合ガス組成のスペクトルで、図６（ｄ）は、放電プラズマを発生させてから、１０分を経過したときの混合ガス組成のスペクトルである。 図７は、酸素ガス濃度が１５％で、窒素ガス濃度が８５％の混合ガスを放電管内に封入し、放電プラズマを発生させた後における放電管内のガス組成の時間的変化を測定したグラフである。 図８は、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスを０．５０Ｔｏｒｒの初期圧力で放電管内に封入し、放電を発生させた場合の混合ガス圧力の変化を示すグラフである。 図９は、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスを０．５０Ｔｏｒｒの初期圧力で放電管内に封止し、放電プラズマを発生させたときの放電管内の混合ガス組成の時間的変化を測定したグラフである。 図１０は、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスを０．６０Ｔｏｒｒの初期圧力で放電管内に封入し、放電を発生させた場合の混合ガス圧力の変化を示すグラフである。 図１１は、本発明の好ましい実施態様にかかる紫外線発生装置における磁石の配置を示す略平面図である。 図１２は、図１１に示された本発明の好ましい実施態様にかかる紫外線発生装置に用いられている紫外線ランプにおける分割電極の配置を示す平面図である。 図１３は、本発明の好ましい実施態様にかかる紫外線ランプの略平面図である。 図１４は、図１３のＸ−Ｘ線に沿った拡大断面図である。 図１５は、図１４のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。 図１６は、図１１ないし図１５に示された本発明の好ましい実施態様にかかる紫外線発生装置の電源接続図である。 図１７は、本発明の別の好ましい実施態様にかかる紫外線発生装置に用いられている石英製の放電管５の平面図である。 図１８は、本発明の別の好ましい実施態様にかかる紫外線発生装置に用いられている分割電極の平面図である。 図１９は、本発明の別の好ましい実施態様にかかる紫外線発生装置に用いられている磁石の配置を示す略平面図である。 図２０は、本発明の別の好ましい実施態様にかかる紫外線ランプの略平面図である。 図２１は、図２０のＸ−Ｘ線に沿って切断した断面図である。 図２２は、実施例１における電極の配置を示すものであり、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸が定義されている。 図２３は、実施例１における磁石の配置を示す略平面図である。 図２４は、比較例１における電極の配置を示す略平面図である。 図２５は、比較例１における永久磁石の配置を示す略平面図である。 図２６は、実施例１において、紫外線ランプに印加される６相交流電圧の波形である。 図２７（ａ）は、比較例１の紫外線ランプ＃２に６相交流電圧を印加したときの図２４のＢ１線−Ｂ１線に沿ったＲＧＢ成分の発光輝度分布であり、図２７（ｂ）は、図２４のＢ２線−Ｂ２線に沿ったＲＧＢ成分の発光輝度分布である。 図２８（ａ）は、実施例１の紫外線ランプ＃１に６相交流電圧を印加したときの図２２のＡ１線−Ａ１線に沿ったＲＧＢ成分の発光輝度分布であり、図２８（ｂ）は、図２２のＡ２線−Ａ２線に沿ったＲＧＢ成分の発光輝度分布である。 図２９は、実施例１の紫外線ランプ＃１における放射スペクトルを示すグラフである。 図３０は、比較例１の紫外線ランプ＃２における平均放電相電圧振幅Ｖａｃ［Ｖ］と、平均放電相電流振幅Ｉａｃ［ｍA］と、平均総合放電電力Ｐａｃ［Ｗ］との関係を示すグラフである。 図３１は、実施例１の紫外線ランプ＃１における平均放電相電圧振幅Ｖａｃ［Ｖ］と、平均放電相電流振幅Ｉａｃ［ｍＡ］と、平均総合放電電力Ｐａｃ［Ｗ］との関係を示すグラフである。 図３２は、比較例１の紫外線ランプ＃２における平均放電相電圧振幅Ｖａｃ［Ｖ］と、放射束密度Ｉ［ｍＷ／ｃｍ２］との関係を示すグラフである。 図３３は、実施例１にかかる紫外線ランプ＃１における平均放電相電圧振幅Ｖａｃ［Ｖ］と、放射束密度Ｉ［ｍＷ／ｃｍ２］との関係を示すグラフである。 図３４は、比較例１の紫外線ランプ＃２における総合放電電力Ｐａｃ［Ｗ］と放射束密度Ｉ［ｍＷ／ｃｍ２］との関係を示すグラフである。 図３５は、実施例１にかかる紫外線ランプ＃１における総合放電電力Ｐａｃ［Ｗ］と放射束密度Ｉ［ｍＷ／ｃｍ２］との関係を示すグラフである。 図３６は、比較例1の紫外線ランプ＃２において、ｙ＝０、ｚ＝２０ｍｍに設定し、ｘの値（ｍｍ）を変化させたときの放射束密度Ｉ［ｍＷ／ｃｍ２］を測定したグラフである。 図３７は、実施例１にかかる紫外線ランプ＃１において、ｙ＝０、ｚ＝２０ｍｍに設定し、ｘの値（ｍｍ）を変化させたときの放射束密度Ｉ［ｍＷ／ｃｍ２］を測定したグラフである。 図３８は、実施例３に用いる紫外線ランプ＃３の配置図である。 図３９は、箱体Ｂに紫外線ランプ＃３を５本並べて収容した状態を模式的に示す斜視図である。 図４０は、図３９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図４１は、図３９のＢ―Ｂ線に沿う断面図である。 図４２は、並べた状態の紫外線ランプ＃３の断面図である。 図４３は、実施例３における紫外線ランプ＃３からの高さ方向の距離と紫外線強度の関係を示すグラフである。 図４４は、実施例３における紫外線ランプ＃３の横断方向の距離と紫外線強度の関係を示すグラフである。そのうち、（１）は箱体Ｂの平面図で、（２）は（１）における（a）線に沿う位置と紫外線強度の関係を示し、（３）は（１）における（b）線に沿う位置と紫外線強度の関係を示す。Ｘ軸とＹ軸は紫外線ランプ＃３の最外側面に沿い、マイナスの数値は紫外線ランプ＃３の外側の箱Ｂの側壁を意味する。 図４５は、実施例３における紫外線ランプ＃３の長さ方向の距離と紫外線強度の関係を示すグラフである。そのうち、（１）は箱体Ｂの平面図で、（２）は（１）における（a）線に沿う位置と紫外線強度の関係を示し、（３）は（１）における（b）線に沿う位置と紫外線強度の関係を示す。Ｘ軸とＹ軸は紫外線ランプ＃３の最外側面に沿い、マイナスの数値は紫外線ランプ＃３の外側の箱Ｂの側壁を意味する。

図１１は、本発明の好ましい実施態様にかかる紫外線発生装置における磁石の配置を示す略平面図である。

図１１に示されるように、本発明の好ましい実施態様にかかる紫外線発生装置１においては、平面視において、ループ状に形成された永久磁石２、永久磁石３および永久磁石４が設けられている。

図１１においては、永久磁石２、永久磁石３および永久磁石４はいずれも閉じた形状をなしている。

３つの永久磁石２、３、４のうち、磁石２の長さが最も長く、永久磁石３の長さが二番目に長く、永久磁石４の長さが最も短くなるように形成されており、図１１においては、永久磁石２の内側に、永久磁石３が配置され、永久磁石３の内側に、永久磁石４が配置されている。

図１１において、最も外側に配置されたループ状の永久磁石２と最も内側に配置されたループ状の永久磁石４とは極性が同一で、中央に配置されたループ状の永久磁石３の極性が、最も外側に配置されたループ状の永久磁石２の極性および最も内側に配置されたループ状の永久磁石４の極性とが逆になるように、それぞれ配置されている。本実施態様においては、最も外側に配置されたループ状の永久磁石２と最も内側に配置されたループ状の永久磁石４はＮ極が内を向き、中央に配置されたループ状の永久磁石３はＳ極が上を向くように配置されている。

図１２は、図１１に示された本発明の好ましい実施態様にかかる紫外線発生装置１に用いられている分割電極の略平面図である。

図１２に示されるように、ループ状をなした石英製の放電管５の外表面に、たとえば、アルミニウムをスパッタリングすることによって、所定の長さのアルミニウム箔により、鏡面状の６つの分割電極６、６、６、６、６、６が形成され、これら６つの分割電極６、６、６、６、６、６によって、ループ状電極７が構成されている。隣り合った分割電極６，６は、たとえば、３ｍｍの間隔を隔てて、石英製の放電管５の外表面に貼り付けられている。各分割電極６は円筒形の放電管５の半周にわたって形成されている。図１２において、参照符号２０が付されているのは、後述する枝管である。

図１３は、本発明の好ましい実施態様にかかる紫外線ランプの略平面図である。

紫外線ランプ１０は、分割電極６をループ状に配置した電極７と、それぞれ、ループ状をなした永久磁石２、永久磁石３および永久磁石４によって構成されている。図１３では分割電極６と６の間隔は省略して示している。また永久磁石３は電極７の下にかくれている。

図１４は、図１３のＸ−Ｘ線に沿って切断した断面図である。

図１４に示されるように、石英製の放電管５の表面に分割電極６、６、６、６、６、６が貼り付けられて形成されたループ状電極７は、ループ状の永久磁石３の真上に位置し、かつ、ループ状の永久磁石２、４によって両側を挟まれるように配置されている。

図１５は、図１４のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。

図１４および図１５に示されるように、石英製の放電管５の外壁の半周面には、アルミニウムをスパッタリングや蒸着することによって、鏡面状で、厚さが１μｍ以下の分割電極６、６、６、６、６、６が形成されている。

分割電極６、６、６、６、６、６の数は、多相交流電源（図示せず）から印加される多相交流の相数と等しく、本実施態様においては、６相交流が印加されるように構成されているため、６つの分割電極６、６、６、６、６、６が石英製の放電管５の半周面に形成されている。ここに、分割電極６、６、６、６、６、６が形成されていない石英製の放電管５の半周面は、石英製の放電管５内で発生した紫外線を外に取り出すための窓として用いられる。

図１４および図１５に示されるように、電極７を覆うように絶縁体９が形成され、その外側の磁気シールド板１２に永久磁石２、３、４が取り付けられている。図１４において、参照符号１５で示されているのは、分割電極６に給電する給電プローブである。

図１４および図１５に示されるように、分割電極６、６、６、６、６、６は、絶縁体９に囲まれている。

６つの分割電極６、６、６、６、６、６の長さはほぼ等しく、隣り合った分割電極６、６の間隙は、たとえば、３ｍｍに設定されている。

本実施態様においては、ループ状の石英製の放電管５は、気体の供給、排出が可能な小さい枝管２０（図１２）を残して、石英をループ状の管型に成型し、枝管２０を通じて、真空排気して、放電洗浄し、後述のように、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスが０．６０Ｔｏｒｒの初期圧力で石英製の放電管５内に封入され、枝管２０の開口部を閉じることによって作製されている。

図１４に矢印で示されるように、中央の永久磁石３から、両側の永久磁石２、４に向かい、永久磁石２、４で終端するように、磁力線１８が発生されている。

この状態で、６つの分割電極６、６、６、６、６、６に６相交流電極（図１６）から６相交流が印加されると、隣り合った分割電極６、６間に、連続バリア放電が発生し、石英製の放電管５内の分割電極６に対向する部分に、プラズマＰが発生する。こうして発生したプラズマＰは、多極磁場の磁力線１８によって、図１４に示されるように、石英製の放電管５内の所定の領域内に閉じ込められる。

本実施態様においては、６つの分割電極６、６、６、６、６、６はループ状の石英製の放電管５の外面に、隣り合った分割電極６、６の間隙が、たとえば、３ｍｍになるように形成されているから、隣り合った分割電極６、６間に、一様に、バリア放電が発生し、したがって、石英製の放電管５内の分割電極６、６、６、６、６、６に対向する部分に、プラズマPが一様に発生する。

図１６は、図１１ないし図１５に示された本発明の好ましい実施態様にかかる紫外線発生装置１の電源接続図である。

図１６に示されるように、６つの分割電極６、６、６、６、６、６は、それぞれの一端に取り付けた給電プローブ１５を介して、位相が１／６周期ずつずれていて、振幅が同じ大きさの６相交流電源２５に接続されている。

６相交流電源２５は、周波数、振幅および位相（波形を含む）が制御された低周波交流電源を星形結線して構成され、電源全体は絶縁トランスなどにより、浮遊電位のままにしておき、放電を隣り合った分割電極６、６間にのみ発生させる。

以上のように構成された本発明の好ましい実施態様にかかる紫外線発生装置１は、以下のようにして、紫外線を発生する。

まず、ループ状の石英製の放電管５に設けられた枝管２０を介して、排気装置（図示せず）によって、石英製の放電管５内を真空排気し、放電洗浄する。

次いで、石英製の放電管５内に、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスを０．６０Ｔｏｒｒの初期圧力で石英製の放電管５内に封入し、６つの分割電極６、６、６、６、６、６の各々に、１ｋｗ以下の位相制御６出力交流電源を接続して、放電電気エネルギーを紫外線ランプ１０に供給する。その結果、図１４に示されるように、隣り合った分割電極６、６間に、バリア放電が発生し、石英製の放電管５内の分割電極６に対向する部分に、プラズマＰが発生する。

本実施態様においては、石英製の放電管５がループ状に形成され、永久磁石２、永久磁石３および永久磁石４がループ状に形成されているので、６つの分割電極６、６、６、６、６、６に6相の交流電圧を印加すると、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３．Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６が順次、６つの分割電極６、６、６、６、６、６に印加され、放電は１周期の間に、分割電極６、６、６、６、６、６間を一回りするので、１秒間に、放電が印加周波数だけ回転する。
このため、どの時刻においても、いずれかの分割電極６、６間で放電が起こり、低周波数の交流放電にもかかわらず、高周波点灯のような連続バリア放電が発生し、放電の結果、プラズマＰが発生する。本実施態様においては、６つの分割電極６、６、６、６、６、６はループ状の石英製の放電管５の外面に、隣り合った分割電極６、６の間隙が３ｍｍになるように形成されているから、隣り合った分割電極６、６間に、バリア放電が一様に発生し、したがって、石英製の放電管５内の分割電極６に対向する部分に、プラズマPが一様に発生して、このプラズマＰによって、電気的に中性な分子性ガスが励起されて、紫外線が発生する。このようにして発生した紫外線は、石英製の放電管５の分割電極６、６、６、６、６、６が形成されていない半周面（光の窓）を介して、取り出される。

こうして発生したプラズマＰは、図１４に示されるように、多極磁場の磁力線１８によって、ループ状の電極７を構成する石英製の放電管５内の所定の領域内に閉じ込められているから、電気的に中性な混合ガスのプラズマＰによる衝突励起が盛んになり、励起混合ガスからの紫外線の発光密度と発光効率とが向上する。

この状態で、図示しない温度センサを用いて、本発明者がループ状の放電管５の中央部における放電管５の表面温度を測定し、図示しない圧力センサを用いて、石英製の放電管５内の混合ガス圧力をモニターしたところ、放電管５の表面温度は一定であるにもかかわらず、放電時間とともに、混合ガスの圧力は急激に低下し、混合ガス中の酸素ガスおよび窒素ガスが急激に石英製の放電管５の壁内に吸蔵されることが見出された。

放電を開始してから、約１０分が経過すると、定常状態に達して、石英製の放電管５内の混合ガス圧力の低下がほぼ飽和し、その後は、放電を続けても、石英製の放電管５内の混合ガス圧力が無視できる程度に変化するに過ぎず、放電プラズマ発生後、２０分ないし２５分を経過した時点で、酸素ガスの放電管の壁部内への吸蔵に起因する酸素ガス濃度の低下は飽和し、その後も、放電管内には、放電管の壁部内に吸蔵されていない酸素ガスが残存しており、放電管内での酸素ガスのクリーンアップを防止し得ることが見出された。

本実施態様においては、石英製の放電管５内に、常温で、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスが封入されているので、プラズマＰが閉じ込められている放電空間内の窒素ガス（Ｎ２）と酸素ガス（Ｏ２）はその一部がプラズマＰによって解離して、窒素原子（Ｎ原子）と酸素原子（Ｏ原子）が生成され、生成された窒素原子（Ｎ原子）と酸素原子（Ｏ原子）から励起状態の一酸化窒素ガス（ＮＯ）が生成されて、励起状態の一酸化窒素ガス（ＮＯ）から２００ｎｍないし３００ｎｍの短波長の紫外線が発生され、窒素ガス（Ｎ２）から３００ｎｍないし４００ｎｍの中波長の紫外線が発生される。

発生した紫外線を光硬化塗布膜に照射する場合には、２００ｎｍないし３００ｎｍの短波長の紫外線は、光硬化塗布膜のごく浅く狭い領域に吸収されて、光硬化反応を起こして、空気中の酸素が光硬化塗布膜の内部への侵入を阻止するバリア層を形成し、３００ｎｍないし４００ｎｍの中波長の紫外線は光硬化塗布膜の深い部分まで侵入し、光硬化塗布膜全体を硬化させることが可能になる。

本実施態様によれば、紫外線発生装置１の紫外線ランプ１０は、ループ状の石英製の放電管５と、ループ状の永久磁石２、３、４と、石英製の放電管５の半周面に、石英製の放電管５の軸方向に３ｍｍの間隙で形成された６つの分割電極６、６、６、６、６、６よりなるループ状の電極７によって構成されており、各分割電極６の両側には必ず、３ｍｍの間隙で形成された分割電極６、６が配置されているから、紫外線を空間的に一様に発生させること可能になる。

さらに、本実施態様においては、プラズマＰは磁力線１８によって、図１４に示されるように、ループ状の電極７を構成する石英製の放電管５内の所定の領域内に閉じ込められるから、電気的に中性な混合ガスのプラズマＰによる衝突励起が盛んになり、強度の高い紫外線を発生することができる。

また、本実施態様によれば、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％の混合ガスを０．６０Ｔｏｒｒの初期圧力で石英製の放電管５内に封入し、放電を開始したところ、放電開始後、約１０分が経過すると、定常状態に達して、石英製の放電管５内の混合ガス圧力の低下がほぼ飽和し、その後は、放電を続けても、石英製の放電管５内の混合ガス圧力が無視できる程度に変化するに過ぎず、放電プラズマ発生後、２０分ないし２５分を経過した時点で、酸素ガスの放電管の壁部内への吸蔵に起因する酸素ガス濃度の低下は飽和し、十分な量の酸素ガスが放電管の壁部内に吸蔵される一方で、その後も、放電管内には、放電管の壁部内に吸蔵されていない酸素ガスが残存しているから、放電管内での酸素ガスのクリーンアップを防止することができ、長時間にわたって、紫外線を発生することが可能になる。

図１７は、本発明の別の好ましい実施態様にかかる紫外線発生装置１に用いられている石英製の放電管５の平面図である。

図１７に示されるように、石英製の放電管５は、図１２の実施態様と同様に、ループ状をなしているが、その角部が略直角に形成されている点で、前記実施態様とその構成を異にしている。

石英製の放電管５の長辺は、たとえば、４００ｍｍの長さを有し、短辺は、たとえば、３３ｍｍの長さを有している。

図１８は、本発明の別の好ましい実施態様にかかる紫外線発生装置１に用いられている電極７の略平面図である。

図１８に示されるように、ループ状をなした石英製の放電管５の外壁の半周面に、たとえば、アルミニウムをスパッタリングすることによって、鏡面状で、所定の長さのアルミニウム箔により鏡面状の６つの分割電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆが形成され、これら６つの分割電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆによって、電極７が構成されている。

ここに、各分割電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆの厚さは約１μｍ以下に形成されている。
本実施態様においては、ループ状をなした石英製の放電管５の角部が略直角に形成されていることに対応して、両側部に位置する分割電極６Ａおよび分割電極６Ｄはそれぞれ、略直角をなした２つの角部を備えている。角部は２本の直管を接続して形成するので、放電管の縦横の長さの寸法精度が良く、曲線部のものより製造が容易という利点がある。

隣り合った分割電極６，６は、たとえば、３ｍｍの間隔を隔てて、石英製の放電管５の外表面に貼り付けられている。

図１８に示されるように、分割電極６Ｂ、６Ｃ、６Ｅ、６Ｆは、電極７の長さ方向に沿って、たとえば、１３４ｍｍの長さを有し、分割電極６Ａおよび分割電極６Ｄはそれぞれ、たとえば、その外周部が１５６ｍｍの長さを有している。

図１９は、本発明の別の好ましい実施態様にかかる紫外線発生装置１に用いられている磁石の配置を示す略平面図である。

図１９に示されるように、本実施態様においては、ループ状の永久磁石２、永久磁石３および永久磁石４の角部は略直角に形成されている。

前記実施態様と同様に、３つの永久磁石２、３、４のうち、磁石２の長さが最も長く、永久磁石３の長さが二番目に長く、永久磁石４の長さが最も短くなるように形成され、永久磁石２の内側に、永久磁石３が配置され、永久磁石３の内側に、永久磁石４が配置されている。

前記実施態様と同様に、最も外側に配置されたループ状の永久磁石２と最も内側に配置されたループ状の永久磁石４とは極性が同一で、中央に配置されたループ状の永久磁石３の極性が、最も外側に配置されたループ状の永久磁石２の極性および最も内側に配置されたループ状の永久磁石４の極性とが逆になるように、それぞれ配置されてり、最も外側に配置されたループ状の永久磁石２と最も内側に配置されたループ状の永久磁石４はＮ極が内を向き、中央に配置されたループ状の永久磁石３はＳ極が上を向くように配置されている。

図２０は、本発明の別の好ましい実施態様にかかる紫外線ランプの平面図である。

紫外線ランプ１０は、石英製の放電管５（図２０には図示されていない）と、ループ状の電極７と、それぞれ、ループ状をなした永久磁石２、永久磁石３および永久磁石４によって構成されている。

図２１は、図２０のＸ−Ｘ線に沿って切断した断面図であり、図１４と同様に、石英製の放電管５の外壁の半周面に分割電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆが貼り付けられて形成されたループ状電極７は、ループ状の永久磁石３の真上に位置し、ループ状の永久磁石２、４によって両側を挟まれるように配置されている。

分割電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆが形成されていない石英製の放電管５の半周面は、石英製の放電管５内で発生した紫外線を外部に取り出すための窓になる。

以上のように構成された本実施態様にかかる紫外線発生装置１は、以下のようにして、紫外線を発生する。

まず、ループ状の石英製の放電管５に設けられた枝管２０を介して、排気装置（図示せず）によって、石英製の放電管５内を真空排気し、放電洗浄する。

次いで、石英製の放電管５内に、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスを０．６０Ｔｏｒｒの初期圧力で石英製の放電管５内に封入し、６つの分割電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆの各々に、１ｋｗ以下の位相制御６出力交流電源を接続して、放電電気エネルギーを紫外線ランプ１０に供給する。その結果、図２１に示されるように、隣り合った分割電極６、６間に、バリア放電が発生し、石英製の放電管５内の分割電極６に対向する部分に、プラズマＰが発生する。

本実施態様においては、石英製の放電管５が略直角をなす角部を有するループ状に形成され、永久磁石２、永久磁石３および永久磁石４も略直角をなす角部を有するループ状に形成されているので、６つの分割電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆに６相の交流電圧を印加すると、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３．Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６が順次、６つの分割電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆに印加され、放電は１周期の間に、分割電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ間を一回りするので、１秒間に、放電が印加周波数だけ回転する。このため、どの時刻においても、いずれかの分割電極６、６間で放電が起こり、低周波数の交流放電にもかかわらず、高周波点灯のような連続バリア放電が発生し、放電の結果、プラズマＰが発生する。本実施態様においては、６つの分割電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆはループ状の石英製の放電管５の外面に、隣り合った分割電極６、６の間隙が３ｍｍになるように形成されているから、隣り合った分割電極６、６間に、バリア放電が一様に発生し、したがって、石英製の放電管５内の分割電極６に対向する部分に、プラズマＰが一様に発生して、このプラズマＰによって、電気的に中性な分子性ガスが励起されて、紫外線が発生する。このようにして発生した紫外線は、石英製の放電管５の分割電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆが形成されていない半周面を介して、取り出される。

こうして発生したプラズマＰは、図２１に示されるように、多極磁場の磁力線１８によって、ループ状の電極７を構成する石英製の放電管５内の所定の領域内に閉じ込められているから、電気的に中性な混合ガスのプラズマＰによる衝突励起が盛んになり、励起混合ガスからの紫外線の発光密度と発光効率とが向上する。

前記実施態様と同様に、この状態で、図示しない温度センサを用いて、本発明者がループ状の放電管５の中央部における放電管５の表面温度を測定し、図示しない圧力センサを用いて、石英製の放電管５内の混合ガス圧力をモニターしたところ、放電管５の表面温度は一定であるにもかかわらず、放電時間とともに、混合ガスの圧力は急激に低下し、混合ガス中の酸素ガスおよび窒素ガスが急激に石英製の放電管５の壁内に吸蔵されることが見出されている。

本実施態様においても、前記実施態様と同様に、放電管内での酸素ガスのクリーンアップを防止し得ることが確認されている。

本実施態様においても、石英製の放電管５内に、常温で、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスが封入されているので、プラズマＰが閉じ込められている放電空間内の窒素ガス（Ｎ２）と酸素ガス（Ｏ２）はその一部がプラズマＰによって解離して、窒素原子（Ｎ原子）と酸素原子（Ｏ原子）が生成され、生成された窒素原子（Ｎ原子）と酸素原子（Ｏ原子）から励起状態の一酸化窒素ガス（ＮＯ）が生成されて、励起状態の一酸化窒素ガス（ＮＯ）から２００ｎｍないし３００ｎｍの短波長の紫外線が発生され、窒素ガス（Ｎ２）から３００ｎｍないし４００ｎｍの中波長の紫外線が発生される。

本実施態様によれば、紫外線発生装置１の紫外線ランプ１０は、角部が略直角に形成されたループ状の石英製の放電管５と、角部が略直角に形成されたループ状の永久磁石２、３、４と、石英製の放電管５の半周面に、石英製の放電管５の軸方向に３ｍｍの間隙で形成された６つの分割電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆよりなり、角部が略直角に形成されたループ状の電極７とによって構成されており、各分割電極６の両側には必ず、３ｍｍの間隙で形成された分割電極６、６が配置されているから、紫外線を一様に発生させること可能になる。

さらに、本実施態様によれば、プラズマPは磁力線１８によって、図２１に示されるように、ループ状の電極７を構成する石英製の放電管５内の所定の領域内に閉じ込められるから、電気的に中性な混合ガスのプラズマＰによる衝突励起が盛んになり、強度の高い紫外線を発生することができる。

また、本実施態様によれば、放電管内での酸素ガスのクリーンアップを防止することができ、長時間にわたって、紫外線を発生することが可能になる。

以下、本発明の効果をより一層明確なものにするため、実施例を掲げる。

図２２に示されるように、長さが４３２ｍｍ、幅が３０ｍｍ、径が１１．１ｍｍの両端部がＵ字状をなしたループ状の石英製の放電管５の周囲に、スパッタリングによって、アルミニウム箔を貼り付けて、石英製の放電管５の直管部に１４５．５ｍｍの長さの分割電極Ｅ２、Ｅ３、Ｅ５およびＥ６を形成し、ループ状の石英製の放電管５のＵ字状の部分には、アルミニウム箔を貼り付けて、直線部分の長さが６６ｍｍのＵ字状の分割電極Ｅ１、Ｅ４を形成した。隣り合った分割電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６の間隔は、３ｍｍに設定した。

分割電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６の配置に先立って、図２３に示されるように、矩形枠状の永久磁石Ｍ１を配置し、矩形枠状の永久磁石Ｍ１の内側で、分割電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６の下方に位置するように、永久磁石Ｍ２をループ状に配置した。Ｕ字状の分割電極Ｅ１、Ｅ４の湾曲部の下方に位置する部分は、３つの短い棒状の永久磁石によって、湾曲形状になるように配置した。さらに、ループ状の永久磁石Ｍ２の内側には、略矩形枠状の永久磁石Ｍ３を配置した。

図２２に示されるように、石英製の放電管５の長手方向をｘ軸、ｘ軸に直交する石英製の放電管５の幅方向をｙ軸、ｘ軸およびｙ軸に直交する石英製の放電管５の高さ方向をｚ軸とし、石英製の放電管５の長手方向の中央部で、幅方向の中央部で、かつ、高さ方向の中央部を原点（ｘ＝０、ｙ＝０、ｚ＝０）と定義した。

図２１に示されるように、永久磁石Ｍ１および永久磁石Ｍ３は、Ｓ極が内側を向くように配置し、永久磁石Ｍ２は、Ｎ極が上側を向くように配置した。したがって、磁力線１８は永久磁石Ｍ２から出て、永久磁石Ｍ１および永久磁石Ｍ３に向かい、永久磁石Ｍ１および永久磁石Ｍ３で終端している。

以上のようにして、分割電極Ｅ１〜Ｅ６を有し、両端部がＵ字状をなしたループ状の放電管５及び磁石Ｍ１〜Ｍ３により実施例１の紫外線ランプ＃１を作製した。

比較例１

図２４に示されるように、長さが４００ｍｍで、径が１１．１ｍｍの２本の直線状の石英製の放電管５の表面に、それぞれ、長さが６２．５ｍｍのアルミニウム箔を貼り付けて、１２個の分割電極ＥＥ１、ＥＥ２、ＥＥ３、ＥＥ４、ＥＥ５、ＥＥ６、ＥＥ７、ＥＥ８、ＥＥ９、ＥＥ１０、ＥＥ１１およびＥＥ１２を形成した。隣り合った分割電極の間隔は、３ｍｍに設定した。

図２４において、ＴＴ１、ＴＴ２、ＴＴ３、ＴＴ４、ＴＴ５、ＴＴ６、ＴＴ７、ＴＴ８、ＴＴ９、ＴＴ１０、ＴＴ１１およびＴＴ１２は、給電端子である。分割電極ＥＥ１、ＥＥ２、ＥＥ３、ＥＥ４、ＥＥ５、ＥＥ６、ＥＥ７、ＥＥ８、ＥＥ９、ＥＥ１０、ＥＥ１１およびＥＥ１２の配置に先立って、図２５に示されるように、略矩形枠状の永久磁石ＭＭ１と略矩形枠状の永久磁石ＭＭ２を配置し、略矩形枠状の永久磁石ＭＭ１の内部で、かつ、分割電極ＥＥ１、ＥＥ２、ＥＥ３、ＥＥ４、ＥＥ５およびＥＥ６の下方に、棒状の永久磁石ＭＭ３を配置し、略矩形枠状の永久磁石ＭＭ２の内部で、かつ、分割電極ＥＥ７、ＥＥ８、ＥＥ９、ＥＥ１０、ＥＥ１１およびＥＥ１２の下方に、棒状の永久磁石ＭＭ４を配置した。

ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸および原点（ｘ＝０、ｙ＝０、ｚ＝０）は実施例１と同様に定義した。

図２５において、永久磁石ＭＭ１および永久磁石ＭＭ２は、Ｓ極が内側を向くように配置し、永久磁石ＭＭ３および永久磁石ＭＭ４は、Ｎ極が上側を向くように配置した。したがって、磁力線１８は永久磁石ＭＭ３から出て、永久磁石ＭＭ１で終端し、また永久磁石ＭＭ４から出て、永久磁石ＭＭ２で終端し、磁力線に対応する磁場が形成された。

以上のようにして、分割電極ＥＥ１〜ＥＥ６を有する直線状の放電管５及び永久磁石ＭＭ１〜ＭＭ４により比較例１の紫外線ランプ＃２を作製した。

次いで、紫外線ランプ＃１の放電管５内に設けられた枝管２０から、１気圧換算で、酸素ガスを０．２５立方／分（０．２５ｃｃｍ（cubic centimeters per minute））の流量で、窒素ガスを１．２５立方／分（１．２５ｃｃｍ）の流量で、それぞれ、石英製の放電管５内に供給した。石英製の放電管５内のガス組成が安定し、石英製の放電管５内のガス圧力が０．５０Torrとなった時点で、石英製の放電管５を封止した。

同様に、紫外線ランプ＃２の放電管５内に設けられた枝管２０から、１気圧換算で、酸素ガスを０．２５立方／分（０．２５ｃｃｍ（cubic centimeters per minute））の流量で、窒素ガスを１．２５立方／分（１．２５ｃｃｍ）の流量で、それぞれ、石英製の放電管５内に供給した。石英製の放電管５内のガス組成が安定し、石英製の放電管５内のガス圧力が０．５０Torrとなった時点で、石英製の放電管５を封止した。

図２６は、紫外線ランプ＃１の放電管５内に、０．５ｃｃｍで酸素ガスを供給し、１．５ｃｃｍで窒素を供給して、ガス圧力が０．５Torrとなった時点で、放電管５を封止したのちに、６相交流電圧を印加したときの６相交流電圧の波形である。

図２７（ａ）は、紫外線ランプ＃２の放電管５に、６相交流電圧を印加したときの図２４のＢ１−Ｂ１線に沿ったＲＧＢ成分の発光輝度分布であり、図２７（ｂ）は、図２４のＢ２線−Ｂ２線に沿ったＲＧＢ成分の発光輝度分布である。

図２７（ａ）および図２７（ｂ）に示されるように、紫外線ランプ＃２においては、発光輝度は石英製の放電管５の中央部で高く、両端に近づくにつれて、発光輝度は低下していき、石英製の放電管５の両端部における発光輝度はほぼゼロになることが判明した。

一方、図２８（ａ）は、紫外線ランプ＃１の放電管５に、６相交流電圧を印加したときの図２２のＡ１−Ａ１線に沿ったＲＧＢ成分の発光輝度分布であり、図２８（ｂ）は、図２２のＡ２線−Ａ２線に沿ったＲＧＢ成分の発光輝度分布である。

図２８（ａ）および図２８（ｂ）に示されるように、６相交流電圧を印加した結果、紫外線ランプ＃１においては、彎曲部を有しているにもかかわらず、全長にわたって、発光輝度がほぼ一様であることが判明した。

比較例１にかかる紫外線ランプ＃２においては、図２７（ａ）および図２７（ｂ）に示されるように、発光輝度は石英製の放電管５の中央部で高く、両端に近づくにつれて発光輝度は低下していき、石英製の放電管５の両端部における発光輝度はほぼゼロになったのに対し、実施例１のループ状の電極を備えた紫外線ランプ＃１においては、図２８（ａ）および図２８（ｂ）に示されるように、管状電極の両端部に対応する彎曲部における発光輝度は中央部の発光輝度とほぼ同一で、発光強度が高い紫外線を一様に発生することができることが判明した。

図２９は、実施例１にかかる紫外線ランプ＃１における放射スペクトルを示しており、２２０ｎｍないし２８０ｎｍの短波長の紫外線が発生し、また、２８０ｎｍないし３８０ｎｍの中波長の紫外線が発生したことが認められた。ここに、放射スペクトルは、ｘ＝０、ｙ＝０、ｚ＝２０ｍｍの位置で測定したものである。

図３０は、比較例１にかかる紫外線ランプ＃２における平均放電相電圧振幅Ｖａｃ［Ｖ］と、平均放電相電流振幅Ｉａｃ［ｍＡ］および平均総合放電電力Ｐａｃ［Ｗ］との関係を示すグラフであり、図３１は、実施例１の紫外線ランプ＃１における平均放電相電圧振幅Ｖａｃ［Ｖ］と、平均放電相電流振幅Ｉａｃ［ｍＡ］および平均総合放電電力Ｐａｃ［Ｗ］との関係を示すグラフである。

図３０よび図３１から、実施例１にかかる紫外線ランプ＃１においては、比較例１にかかる直管状電極を有する紫外線ランプ＃２に比して、同じ放電電圧に対して、放電電流が流れやすく、放電電力が大きくなり、すなわち、放電時の負荷インピーダンスが小さくなることが判明した。

図３２は、比較例１にかかる紫外線ランプ＃２における平均放電相電圧振幅Ｖａｃ［Ｖ］と、放射束密度Ｉ［ｍＷ／ｃｍ^２］との関係を示すグラフであり、図３３は、実施例１にかかる紫外線ランプ＃１における平均放電相電圧振幅Ｖａｃ［Ｖ］と、放射束密度Ｉ［ｍＷ／ｃｍ^２］との関係を示すグラフである。ここに、放射束密度Ｉ［ｍＷ／ｃｍ２］は、ｘ＝０、ｙ＝０、ｚ＝２０ｍｍの位置で測定したものである。

図３２および図３３から、比較例１にかかる直管状の放電管を有する紫外線ランプ＃２においては、実施例１に比し、同じ印加交流電圧に対する紫外線領域における放射が弱いことが認められた。

図３４は、比較例１にかかる紫外線ランプ＃２における総合放電電力Ｐａｃ［Ｗ］と放射束密度Ｉ［ｍＷ／ｃｍ２］との関係を示すグラフであり、図３５は、実施例１にかかる紫外線ランプ＃１における総合放電電力Ｐａｃ［Ｗ］と放射束密度Ｉ［ｍＷ／ｃｍ２］との関係を示すグラフである。ここに、放射束密度Ｉ［ｍＷ／ｃｍ２］は、ｘ＝０、ｙ＝０、ｚ＝２０ｍｍの位置で測定したものである。

図３４および図３５から、比較例１にかかる紫外線ランプ＃２においては、放電電力が４５Ｗ足らずであったのに対し、実施例１にかかる紫外線ランプ＃１においては、電力が大きくなると、放射束密度が高くなることが認められた。

図３６は、比較例1にかかる紫外線ランプ＃２において、ｙ＝０、ｚ＝２０ｍｍに設定し、ｘの値（ｍｍ）を変化させたときの放射束密度Ｉ［ｍＷ／ｃｍ２］を測定したグラフであり、図３７は、実施例１にかかる紫外線ランプ＃１において、ｙ＝０、ｚ＝２０ｍｍに設定し、ｘの値（ｍｍ）を変化させたときの放射束密度Ｉ［ｍＷ／ｃｍ２］を測定したグラフである。

図３６と図３７から、実施例１にかかる紫外線ランプ＃１においては、比較例1にかかる紫外線ランプ＃２に比して、ｘ軸方向の放射束密度の一様性が大幅に改善されることが判明した。

実施例１と同様にして、図１８のように、分割電極６Ａ〜６Ｆを有し、角部が略直角をなしたループ状の放電管５及び永久磁石２〜４により実施例２の紫外線ランプ＃３を作製した。

こうして得られた紫外線ランプ＃３の放電管５内を、排気装置（図示せず）によって真空排気し、放電洗浄した。

次いで、放電管５内に、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスを０．５０Ｔｏｒｒの初期圧力で石英製の放電管５内に封入し、６つの分割電極６Ａ〜６Ｆの各々に、１ｋｗ以下の位相制御６出力交流電源を接続して、放電電気エネルギーを紫外線ランプ１０に供給したところ、図１４に示されるように、隣り合った分割電極間に、バリア放電が発生し、石英製の放電管５内の分割電極６Ａ〜６Ｆに対向する部分に、プラズマＰが発生した。

図示しない温度センサを用いて、ループ状の放電管５の中央部における放電管５の表面温度を測定し、図示しない圧力センサを用いて、石英製の放電管５内の混合ガス圧力をモニターしたところ、放電管５の表面温度は一定であるにもかかわらず、混合ガスの圧力は、放電時間とともに急激に低下し、混合ガス中の酸素ガスおよび窒素ガスが急激に石英製の放電管５の壁内に吸蔵されることが見出された。

放電を開始してから、約１０分が経過すると、定常状態に達して、石英製の放電管５内の混合ガス圧力の低下がほぼ飽和したことが認められた。

その後も、放電を続けたところ、放電プラズマＰの発生後、２０分ないし２５分を経過した時点で、酸素ガスの放電管の壁部内への吸蔵に起因する酸素ガス濃度の低下は飽和し、十分な量の酸素ガスが放電管の壁部内に吸蔵されたことが判明した。

その一方で、酸素ガスの放電管の壁部内への吸蔵に起因する酸素ガス濃度の低下は飽和した後も、放電管内には、放電管の壁部内に吸蔵されていない酸素ガスが残存していることがわかった。

したがって、放電開始後、３０分を経過しても、放電管内には酸素ガスが残存し、その一方で、十分な量の酸素ガスが放電管の壁部内に吸蔵されており、酸素ガスのクリーンアップを防止することができ、長時間にわたって、紫外線を発生し得ることが見出された。

次に本発明の紫外線ランプに反射鏡を組み合わせた紫外線発生装置を実施例３として説明する
図３８は、実施例３のランプ配置図で、実施例２と同様の、角部が略直角をなしたループ状の放電管５を有する紫外線ランプ＃３を作製した。
各放電管５の直径はＬ１で、ループの内側の間隔Ｌ２及び隣接する放電管５との間隔Ｌ３も直径Ｌ１に等しい。
これら複数本の放電管群を、図３９に示すように、上面が開放した浅い箱体Ｂに納める。箱体Ｂはアルミ板製で表面が鏡面仕上げされている。
図３９は、箱体Ｂに放電管５を５本並べて収容した状態を模式的に示している。
図４０は、図３９のＡ−Ａ線に沿う断面図で、図４１は図３９のＢ―Ｂ線に沿う断面図で、どちらも箱体Ｂと放電管５の位置関係を示している。
箱体Ｂの横内側面と放電管５の間隔Ｌ４は放電管５の直径Ｌ１の２分の１で、箱体Ｂの縦内側面と放電管５の間隔Ｌ５は放電管５の直径Ｌ１の２分の１から1分の１で、箱体Ｂの側面の高さＨは３０ｍｍで放電管５の直径Ｌ１の２倍ある。
さらに図４２に示すように、放電管５と放電管５の中間及びループ状の放電管５の内側にも鏡面仕上げしたアルミ板ＡＬを敷き詰める。ここでアルミ板ＡＬよりも上方に放電管５の窓が露出するように配置する。
ここで箱体Ｂの材料はアルミ板に限らない。鏡のように光を反射するものであればよい。そして実施例１と同様に給電しプラズマを生成して紫外線を発生させ、そのときの紫外線ランプ＃３の直上の放射束密度を測定したところ、図４３に示すとおり、紫外線の強度が放電管から離れても変わらず一様であることが確認できた。このことから実施例３においては空間の縦方向において紫外線の強さが一様であることが分かる。
図４４及び図４５は紫外線ランプ＃３の放電管５の表面から２０ｍｍ離れた高さの仮想的な平面における紫外線の強さを示すグラフで、そのうち図４４は放電管５の横断方向に沿ってプロットした位置の紫外線の強さを表し、図４５は放電管５の長さ方向に沿ってプロットした位置の紫外線の強さを表す。これらから実施例３においては紫外線ランプ＃３の中央部と隅部で紫外線の強さが一様であることが分かる。
すなわち反射鏡を組み合わせた実施例３においては、紫外線の強さが紫外線ランプ＃３から離れても近くと同じであり、紫外線ランプ＃３の隅部でも中央部と変わらない。

このように紫外線の強さが光源の放電管から離れても変わらず隅部も中央部と一様であることは、光硬化塗装の基材（例えば自動車の車体外装板）をランプから１５ｍｍ〜３５ｍｍ離しても同じような光硬化が行えるため、基材が曲面を呈する場合でも、また相対的に移動する場合でも、基材の塗装面に対し均質な光硬化を行うことができ、高品質で生産性の高い光硬化が実現できる。

実施例３によれば、紫外線ランプに反射鏡を組み合わせるだけで、空間的一様性が極めて高い紫外線照射が可能となるので、塗装面の光硬化に限らず、食品等の殺菌などにも幅広く応用でき産業上の広い分野での利用が見込まれる。

本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

たとえば、前記実施態様においては、石英製の放電管５を用いているが、石英製の放電管５に代えて、窒化ホウ素など、良好な電気絶縁性と熱伝導性を有する材料によって形成された放電管を用いることもできる。

また、前記実施態様および前記実施例においては、永久磁石２、３、４を用いているが、永久磁石２、３、４に代えて、電磁石を用いることもできる。

さらに、前記実施態様においては、最も長い永久磁石２、最も短い永久磁石４および中間の長さ有する永久磁石３はいずれもループ状に配置されているが、最も長い永久磁石２、最も短い永久磁石４および中間の長さ有する永久磁石３をいずれもループ状に配置することは必ずしも必要でなく、前記実施例と同様に、最も長い永久磁石および最も短い永久磁石を略矩形枠状に配置し、中間の長さ有する永久磁石のみをループ状に配置することもできる。

また、前記実施例においては、長さが最も長い永久磁石２および長さが最も短い永久磁石４は略矩形枠状に配置し、中間の長さを有する永久磁石３としてはループ状の永久磁石を用いているが、長さが最も長い永久磁石２および長さが最も短い永久磁石４として、ループ状の永久磁石を用いることもできる。

さらに、本発明のループ状の電極７は、角部が滑らかな曲面によって形成されていても、また、図１７ないし図２１のように、ループ状の電極７が略直角に形成された角部を備えていてもよい。

また、前記実施態様および前記実施例においては、６相交流電源２５を用いているため、６つの分割電極６、６、６、６、６、６を用い、位相が１／６周期ずつずれていて、振幅が同じ大きさの交流が供給されるように構成されているが、６相交流電源２５に代えて、位相が１／１２周期ずつずれていて、振幅が同じ大きさの交流を供給する１２相交流電源を用い、１２個の分割電極を用いるようにしてもよい。

さらに、前記実施態様および前記実施例においては、石英製の放電管５の軸方向に沿って、３ｍｍ間隔で、分割電極６、６、６、６、６、６またはＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６を石英製の放電管５の半周面に形成しているが、３ｍｍ間隔で、分割電極６、６、６、６、６、６またはＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６を形成することは必ずしも必要でない。

また、前記実施態様においては、ループ状の石英製の放電管５は、気体の供給、排出が可能な小さい枝管２０を残して、石英をループ状の管型に成型し、枝管２０を通じて、真空排気して、放電洗浄し、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスを０．６０Ｔｏｒｒの初期圧力で石英製の放電管５内に封入し、枝管２０の開口部を閉じることによって作製されているが、ループ状の石英製の放電管５の作製方法はとくに限定されるものではなく、たとえば、作製すべきループ状の石英製の放電管５を２つに分割した形状の分割放電管を成型し、２つの分割石英管を、作製すべきループ状の石英製の放電管５の形に配置し、互いに対向した二組の開口部のうちの一組の開口部間を結合し、他方の組の開口部を介して、真空排気して、放電洗浄し、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスを０．６０Ｔｏｒｒの初期圧力で石英製の放電管５内に封入することによって、作製してもよい。

さらに、前記実施態様においては、ループ状の石英製の放電管５は、気体の供給、排出が可能な小さい枝管２０を残して、石英をループ状の管型に成型し、枝管２０を通じて、真空排気して、放電洗浄し、酸素ガス濃度が２０％で、窒素ガス濃度が８０％である混合ガスを０．６０Ｔｏｒｒの初期圧力で石英製の放電管５内に封入し、枝管２０の開口部を閉じることによって作製されているが、気体の供給、排出が可能な小さい枝管２０を残して、石英をループ状の管型に成型し、枝管２０を通じて、真空排気して、放電洗浄し、酸素放電プラズマによる前処理（コンディショニング）用の酸素を供給した後に、前処理用の酸素を排出し、窒素１００に対して酸素を０ないし１８を含む混合ガスを供給した後に、開口部を閉じることによって作製することもできる。

さらに、前記実施態様および前記実施例においては、分割電極６、６、６、６、６、６またはＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６は、アルミニウムをスパッタリングすることによって形成されているが、アルミニウムをスパッタリングすることによって、分割電極６、６、６、６、６、６またはＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６を形成することは必ずしも必要でなく、アルミニウムを蒸着して、分割電極６、６、６、６、６、６またはＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６を形成することもできる。

１ 紫外線発生装置
２、３、４ 永久磁石
５ 放電管
６ 分割電極
７ 電極
９ 絶縁体
１０ 紫外線ランプ
１２ 磁気シールド板
１５ 給電プローブ
１８ 磁力線
２０ 枝管
２５ ６相交流電源
Ｐ プラズマ
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６ 分割電極
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３ 永久磁石
ＥＥ１、ＥＥ２、ＥＥ３、ＥＥ４、ＥＥ５、ＥＥ６、ＥＥ７、ＥＥ８、ＥＥ９、ＥＥ１０、ＥＥ１１、ＥＥ１２ 分割電極
ＴＴ１、ＴＴ２、ＴＴ３、ＴＴ４、ＴＴ５、ＴＴ６、ＴＴ７、ＴＴ８、ＴＴ９、ＴＴ１０、ＴＴ１１、ＴＴ１２ 給電端子
ＭＭ１、ＭＭ２、ＭＭ３ 永久磁石

Claims (10)

1. ループ状に形成された電気絶縁性の放電管であって、１５／８５＜酸素ガス／窒素ガス＜３０／７０の混合比で、酸素ガスと窒素ガスが混合された混合ガスが封入されている放電管と、放電管と前記同じループ状になるように前記放電管の外表面に所定の間隔を隔てて、取り付けられた複数の分割電極と、前記放電管を囲むように配置され、前記放電管内に閉じた磁場を形成する磁石とにより紫外線ランプを形成し、
   前記紫外線ランプの分割電極に多相交流電源を接続して、その多相交流放電電圧を隣り合う分割電極に位相をずらして印加し、これにより生じた放電プラズマにより紫外線を発生するように構成された紫外線発生装置であって、
   前記紫外線ランプが、全体としてループ状に取り付けられた３つ以上の分割電極と、長さが異なり、枠状をなした３つの磁石を備え、前記３つの枠状の磁石のうち、最も長さが長い枠状の磁石が最も外側に、最も長さが短い枠状の磁石が最も内側に、中間の長さを有する枠状の磁石が中央に、それぞれ配置され、最も外側に配置された枠状の磁石の極性と中央に配置された枠状の磁石の極性が逆で、かつ、中央に配置された枠状の磁石の極性と最も内側に配置された枠状の磁石の極性が逆になるように、前記３つの枠状の磁石が配置され、前記電気絶縁性の放電管が前記３つの磁石の間に囲まれるように配置されるとともに、中央に配置された前記枠状の磁石と最も外側に配置された前記枠状の磁石との間の磁力線および中央に配置された前記枠状の磁石と最も内側に配置された前記枠状の磁石との間の磁力線が、前記電気絶縁性の放電管を横切るように、前記電気絶縁性の放電管および前記枠状の３つの磁石が配置され、
   前記酸素ガスと窒素ガスが混合された混合ガスが０．５Ｔｏｒｒないし１．０Ｔｏｒｒの初期封入圧力で、前記放電管内に封入されていることを特徴とする紫外線発生装置。
2. 前記３つの枠状の磁石のうち、中央に配置された中間の長さを有する磁石がループ状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線発生装置。
3. 前記３つの枠状の磁石がループ状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線発生装置。
4. 前記電気絶縁性の放電管の外周面に所定の間隔を隔てて取り付けられたＮ個の分割電極（Ｎは３以上の整数である。）に、Ｎ相交流電源が接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の紫外線発生装置。
5. 前記電気絶縁性の放電管の外周面に所定の間隔を隔てて、６個の分割電極が取り付けられ、６個の分割電極に６相交流電源が接続されていることを特徴とする請求項４に記載の紫外線発生装置。
6. 前記３つの磁石が永久磁石によって構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の紫外線発生装置。
7. 前記３つの磁石が磁気シールド部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の紫外線発生装置。
8. 前記紫外線ランプの周囲を反射板で囲み、この紫外線ランプの分割電極に多相交流電源を接続してその多相交流放電電圧を隣り合う分割電極に位相をずらして印加し、これにより生じた放電プラズマにより紫外線を発生することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の紫外線発生装置。
9. 前記放電管内に、０．２０≦酸素ガス／窒素ガス≦０．３５の混合比で、酸素ガスと窒素ガスが混合された混合ガスが封入されていることを特徴とする請求項１ないし８に記載の紫外線発生装置。
10. 前記多相交流放電電圧が９００Ｖないし１０００Ｖに設定されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の紫外線発生装置。

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