JP6176492B2 - 放電ランプ及びこの放電ランプを用いた光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば誘電体バリア放電ランプ等の放電ランプ及び当該放電ランプを用いた光照射装置に関するものである。

この種の放電ランプとしては、特許文献１に示すように、放電用ガスが封入された放電管の外面に一対の外部電極を設けて、これらの外部電極にリード線を溶接し、放電管内で生じる紫外線等をワークに照射するものが知られている。

より詳細にこの放電ランプは、リード線を保護ブロックで放電管の外面に押圧して固定することにより、リード線が外部電極との溶接箇所から外れてしまうことを防ぐように構成されている。

しかしながら、上述した構成では、保護ブロックが放電管の外面に設けられているので、放電ランプをワークに近接させると保護ブロックがワークに接触する恐れがある。このことから、放電ランプとワークとの距離をある程度離す必要があるが、この距離に応じて紫外線強度が低下するため、例えば置換ガスの必要量が多くなるという問題が生じる。

特開２００５−３４７０２５号公報

そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、放電ランプをワークに近接させることをその主たる所期課題とするものである。

すなわち本発明に係る放電ランプは、放電管と、前記放電管の内部空間とは隔離されて管軸方向外側に延出した延出部と、前記放電管に設けられた一対の電極と、前記電極に電気的に接続される導線とを備え、前記導線は、前記延出部における前記放電管の外面よりも内側の面に、前記延出部を貫通する部材で接合されていることを特徴とする。

このような放電ランプであれば、延出部を貫通する部材を用いて導線を延出部における放電管の外面よりも内側の面に接合しているので、保護ブロックを不要にすることができ、放電ランプとワークとの距離を短くすることができる。
さらに、導線が接合されている延出部は、放電管の内部空間とは隔離されて管軸方向外側に延出しているので、有効発光長を十分に確保することができ、放電管内で生じる紫外線等を有効に利用することができる。
そのうえ、保護ブロックを必要としないので、放電ランプを従来に比べて軽量化かつコンパクト化することができる。

前記貫通する部材は、ねじ部材であるものが好ましい。
これならば、導線と電極とを確実かつ簡単に電気的に接続することができる。

前記延出部は前記放電管に形成されているものが好ましい。
これならば、延出部の形成が容易であり、放電ランプの製造コストを安くすることができる。

前記延出部の外面は、前記放電管の外面と同一面状に形成されているものが好ましい。
これならば、電極を折り曲げる必要がなく、電極の形成が容易であるとともに電極を傷めにくくできる。

前記延出部の外面は、前記放電管の外面よりも前記放電管の内部空間側に形成されているものが好ましい。
これならば、延出部の外面が放電管の外面と同一面状に形成されている場合に比べ、延出部を貫通する部材が放電管の外面よりも外側に突出する長さを短くすることができ、放電ランプをコンパクト化することができる。

前記電極は前記放電管の外面に配置されており、前記貫通する部材は、前記電極の外面より外側に突出していないものが好ましい。
これならば、延出部を貫通する部材がワークに接触する恐れがなく、この貫通する部材を考慮せずに放電ランプをワークに近接させることができる。

前記電極は、前記放電管と前記延出部とに亘って設けられているものが好ましい。
これならば、電極と導線とを例えば共締めにより容易に接合することができる。

前記電極が設けられている前記放電管の外面は平坦面であり、前記延出部は平板状をなす部分を有しているものが好ましい。
これならば、放電管の外面に電極を容易に形成することができる。さらに、延出部を貫通する部材を例えばねじ部材等の簡易な構成にしながらも、電極と導線との接合が容易である。

具体的な実施態様としては、前記放電管及び前記一対の電極からなる放電ランプが、誘電体バリア放電ランプであるものが挙げられる。

また、本願発明に係る光照射装置は、上述した放電ランプを用いた光照射装置であって、前記放電ランプを保持する保持部材と、前記放電ランプの管軸方向から視て前記放電管より外側に突出して、前記保持部材により保持される保持用突起部とを具備することを特徴とする。
このような光照射装置であれば、上述した放電ランプと同様の作用効果を得ることができるうえ、保持用突起部が、放電ランプの管軸方向から視て放電管より外側に突出しているので、放電ランプの取り付け時に導線が邪魔にならず、作業が容易になる。

前記保持用突起部は、前記放電管に形成された光射出面より前記放電管の内部空間側に形成されているものが好ましい。
これならば、放電ランプをワークに近接することができ、さらに放電管内で生じる紫外線等を有効に利用することができる。

このように構成した本発明によれば、放電ランプをワークに近接させることができるうえ、放電管内で生じる紫外線等を有効に利用することができる。

本実施形態の放電ランプの構成を模式的に示す図。 同実施形態の放電ランプを示す管軸方向に沿ったＡ−Ａ線断面図。 同実施形態の固定機構を分解した状態を示す管軸方向に沿ったＡ−Ａ線断面図。 同実施形態の光照射装置を示す側面図。 同実施形態の光照射装置を示す平面図。 変形実施形態の放電ランプを示す管軸方向に沿った断面図。

以下に本発明に係る放電ランプの一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る放電ランプ１は、図１及び図２に示すように、例えば紫外線照射装置等の光照射装置１０に用いられる誘電体バリア放電ランプであり、直管状の放電管２と、当該放電管２に設けられた一対の電極３１、３２と、当該一対の電極３１、３２に電気的に接続されるリード線４とを備えている。

放電管２は、例えば、合成石英ガラスからなる断面概略矩形状の筒体における軸方向両端の開口を溶融石英ガラスブロック（以下、封止ブロックともいう。）で塞ぐことで内部空間Ｓ（以下、放電空間ともいう。）が形成された密閉容器であり、この放電空間Ｓには誘電体バリア放電用ガスとしてキセノン（Ｘｅ）が充填されている。本実施形態の放電管２は、図２に示すように、放電空間Ｓの上下に設けられた平坦な上平坦面２ａと下平坦面２ｂとを有している。
なお、この放電管２には、管軸方向一端の封止ブロックに誘電体バリア放電用ガスを放電空間Ｓに封入するための封入管（以下、チップ管ともいう）２１が設けられている。

一対の電極３１、３２は、図２に示すように、放電管２の放電空間Ｓを上下方向から挟んだ位置に設けられており、本実施形態では、例えばメッキ、溶射、蒸着又はスパッタにより放電管２の外面（本実施形態では、上平坦面２ａ及び下平坦面２ｂ）上に形成された薄膜電極である。具体的にこれらの電極３１、３２は、アルミニウム、アルミ合金、ステンレス等の導電性材料から形成されている。本実施形態では、上平坦面２ａに設けられた電極３１は、メッシュ状をなすメッシュ電極であり、下平坦面２ｂに設けられた電極３２は、ベタ電極である。

リード線４は、図１及び図２に示すように、上述した電極３１、３２に電気的に接続される導線４１と、当該導線４１を被覆する被覆部材４２とを有するものである。

このリード線４を介して、電極３１、３２に図示しない高周波高電圧電源からの高周波高電圧を印加することにより、誘電体からなる放電管２の内部の放電空間Ｓで誘電体バリア放電が発生し、この放電空間Ｓで誘電体バリア放電用ガスであるキセノン原子が励起されて、このキセノン原子が基底状態に戻る際に中心波長が１７２ｎｍの真空紫外線が放射される（エキシマ発光）。

この真空紫外線は、放電管２の上平坦面２ａに設けられたメッシュ電極３１の網目の隙間を通って放出され、放電管２の上方に位置する図示しないワークに照射される。つまり、本実施形態では、真空紫外線等の光を射出する光射出面が放電管２の上平坦面２ａに形成されている。

そして、本実施形態では、特に図２及び図３に示すように、放電管２に放電空間Ｓとは隔離されて管軸方向外側に延出した延出部５が形成されており、上述した導線４１がこの延出部５における放電管２の外面よりも内側の面５２ａ（本実施形態では、延出部５における放電管２の放電空間Ｓ側の面）に、延出部５を貫通する貫通部材６１で接合されている。
なお、ここでいう接合とは、例えば締結等により機械的に固定することをいう。

延出部５は、放電管２と一体に成型され、放電管２の管軸方向に沿った両端部それぞれに設けられたものであり、本実施形態では、放電管２の封止ブロックそれぞれに設けられている。
具体的にこの延出部５は筒状をなし、放電管２の両端部それぞれにおける上側及び下側から管軸方向外側に延出した平板状をなす部分５ａ、５ｂを有している。本実施形態では、図２及び図３に示すように、平板状をなす上側延出部５ａと下側延出部５ｂとが互いに平行に形成されている。なお、これらの延出部５ａ、５ｂの厚さ寸法は、上平坦面５ａと下平坦面５ｂとの距離よりも小さい。
より詳細には、上側延出部５ａの外面５１ａ（本実施形態では、上側延出部５ａにおける下側延出部５ｂに対向する面の裏面）は、放電管２の外面である上平坦面２ａと同一面状に連続して形成されており、下側延出部５ｂの外面５１ｂ（本実施形態では、下側延出部５ｂにおける上側延出部５ａに対向する面の裏面）は、放電管２の外面である下平坦面２ｂと同一面状に連続して形成されている。

これらの延出部５ａ、５ｂには、上述した電極３１、３２の一部が形成されている。つまり、上述した電極３１、３２は、放電管２と延出部５ａ、５ｂとに亘って設けられており、本実施形態では、図２及び図３に示すように、放電管２の一端部において、上述したメッシュ電極３１の一部が上側延出部５ａの外面５１ａに形成され、放電管２の図示しない他端部において、上述したべた電極３２の一部が下側延出部５ｂの外面５１ｂに形成されている。

本実施形態では、電極３１、３２の一部が形成されている延出部５、すなわち放電管２の一端部に形成された上側延出部５ａと放電管２の他端部に形成された図示しない下側延出部５ｂには、後述する貫通部材６１が貫通する貫通孔２Ｈが形成されている。また、これらの延出部５１ａ、５１ｂに形成された電極３１、３２の一部にも、前記貫通孔２Ｈに対応する位置に後述する貫通部材６１が貫通する貫通孔３Ｈが形成されている。
なお、これらの貫通孔２Ｈ、３Ｈは、放電管２を上側から視て、上述した封入管２１と重ならない位置に設けられている。

続いて、延出部５に上述したリード線４の導線４１を固定する固定機構６について説明する。

本実施形態の固定機構６は、放電管２の一端部では、メッシュ電極３１に電気的に接続される導線４１を上側延出部５ａに接合しており、放電管２の他端部では、べた電極３２に電気的に接続される導線４１を下側延出部５ｂに接合している。放電管２の各端部における固定機構６はいずれも同じ構成を有するものであり、以下では、代表して放電管２の一端部における固定機構６について説明する。

放電管２の一端部では、図２及び図３に示すように、上述した導線４１の先端部が上側延出部５ａと下側延出部５ｂとの間に配設されており、このリード線４の導線４１が固定機構６によって上側延出部５ａの内面５２ａ（本実施形態では、上側延出部５ａにおける下側延出部５ｂに対向する面）に接合されている。

具体的にこの固定機構６は、特に図３に示すように、上側延出部５ａを貫通する貫通部材６１と、上側延出部５ａの内面５２ａ側に設けられ、貫通部材６１を上側延出部５ａに対して固定する固定部材６２とから構成されている。具体的に本実施形態の貫通部材６１はねじ部材であり、固定部材６２は前記ねじ部材に螺合するナットである。
そして、このねじ部材６１が、上側から下側に向かって、上側延出部５ａと、導線４１の先端部に設けられた圧着端子４１１とを貫通するとともに、ナット６２により締結されており、これにより、導線４１が上側延出部５ａに接合される。

本実施形態では、特に図３に示すように、メッシュ電極３１が傷つくことを防ぐべく、上側延出部５ａの外面５１ａ側に保護部材である接点金具６３、平ワッシャ６４及びスプリングワッシャ６５が設けられている。
なお、接点金具６３は、電極３１と電気的に接続されるものであり、本実施形態では、はんだ部材６６を介して上平坦面２ａに形成されたメッシュ電極３１に接続されている。

上述したように構成された本実施形態の放電ランプ１は、図４及び図５に示すように、光照射装置１０に用いられる際は、保持機構７０によって保持される。

本実施形態の保持機構７０は、放電ランプ１を放電管２の管軸方向に沿った方向から挟み込んで保持する保持部材７と、保持部材７に保持される保持用突起部８とから構成されている。

保持部材７は、例えば長尺状をなし、その先端部に長さ方向に沿って窪んだ窪み部７１が形成されたものである。

保持用突起部８は、管軸方向から視て放電管２より外側に突出し、上述した保持部材７の窪み部７１に嵌って係合するものであり、本実施形態では、放電管２に形成された光射出面、すなわち上平坦面２ａよりも放電空間Ｓ側に設けられている。

より詳細にこの保持用突起部８は、放電管２の両端部において上平坦面２ａと下平坦面２ｂとの間に形成された側面それぞれに設けられている。
本実施形態では、これら一対の保持用突起部８が、放電管２の両端部において、電極３１、３２の対向方向に直交する向きに沿って互いに対向するとともに、管軸方向から視て上述したリード線４と重ならない位置に設けられている。

これにより、保持部材７により放電ランプ１が保持されている状態では、これら一対の保持用突起部８は、水平方向に沿って互いに対向することになる。

このように構成された本実施形態に係る放電ランプ１によれば、ねじ部材６１を用いて導線４１を延出部５に接合しているので、従来のように保護ブロックを必要とせず、放電ランプ１とワークとの距離を短くすることができ、さらに、導線４１が延出部５の内面５２ａに接合されているので、放電ランプ１をワークに近接配置することが可能になる。

また、延出部５が放電管２の放電空間Ｓとは隔離されて管軸方向外側に延出しているので、有効発光長（放電管２に形成された光射出面の長さ）を十分に確保することができ、放電空間Ｓで生じる紫外線を有効に利用することができる。

さらに、保護ブロックを必要としないので、放電ランプ１を従来に比べて軽量化かつコンパクト化することができる。

加えて、保持用突起部８が、放電管２の管軸方向から視てリード線４と重ならない位置に形成されているので、放電ランプ１の取り付け時にリード線４が邪魔にならず、作業が容易になる。

そのうえ、放電管２の上平坦面２ａと下平坦面２ｂとの間に形成された両側面に保持用突起部８が設けられているので、放電ランプ１をワークに近接させるとともに、放電空間Ｓで生じる紫外線をより有効に利用することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態では、延出部５ａ、５ｂの外面５１ａ、５１ｂが、放電管２の外面である上平坦面２ａ及び下平坦面２ｂと同一面状に形成されていたが、図６に示すように、放電管２の外面よりも放電空間Ｓ側に形成されていても良い。
この延出部５は、例えば放電管２の両端部において上平坦面２ａと下平坦面２ｂとの中間に位置しており、その厚さ寸法が、上平坦面２ａと下平坦面２ｂとの距離よりも小さく形成されている。この構成により、延出部５を貫通する貫通部材６１を放電管２の外面である上平坦面２ａ及び下平坦面２ｂよりも外側に突出せずに設けることができる。
なお、この実施形態では、図６に示すように、電極３１、３２と電気的に接続される接続部材９が、延出部５とともに貫通部材６１により貫通されている。

また、前記実施形態では、延出部が、放電管の両端部それぞれに設けられていたが、一端部又は他端部のいずれか一方にのみ設けた構成であっても良い。この場合は、べた電極及びメッシュ電極と電気的に接続される導線が、上述した一端部又は他端部のいずれか一方に形成された延出部に接合されていれば良い。

さらに、前記実施形態の延出部は筒状をなすものであったが、多角形状をなすものや中実のものであっても良いし、平板状をなす部分が、湾曲した形状や、波型の形状をなすものであっても良い。

加えて、前記実施形態の延出部は、放電管と一体に成型されていたが、放電管と別体としても良い。

そのうえ、前記実施形態では、延出部を貫通する部材としてねじ部材を用いていたが、カシメ等を用いても構わない。

さらに、前記実施形態の放電管は、断面概略矩形状をなすものであったが、断面概略円形状や断面概略トラック形状をなすものであっても良いし、その他の形状をなすものであっても良い。

加えて、誘電体バリア放電用ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）又はクリプトン（Ｋｒ）等の希ガス、或いは、フッ素（Ｆ_２）又は塩素（Ｃｌ_２）等のハロゲンガス等を用いても良いし、放電ランプとしては、ガスの種類に応じて１７２ｎｍとは異なる波長（２２２ｎｍ、３０８ｎｍ等）の光を発光するものであっても良い。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１０・・・光照射装置
１ ・・・放電ランプ
２ ・・・放電管
２ａ・・・上平坦面
２ｂ・・・下平坦面
３１・・・電極
３２・・・電極
４ ・・・リード線
４１・・・導線
Ｓ ・・・放電空間
５ ・・・延出部
６１・・・貫通部材
７ ・・・保持部材
８ ・・・保持用突起部

Claims (11)

1. 放電管と、
   前記放電管の内部空間とは隔離されて管軸方向外側に延出した延出部と、
   前記放電管に設けられた一対の電極と、
   前記電極に電気的に接続される導線とを備え、
   前記導線は、前記延出部における前記放電管の外面よりも内側の面に、前記延出部を貫通する部材で接合されている放電ランプ。
2. 前記貫通する部材は、ねじ部材である請求項１記載の放電ランプ。
3. 前記延出部は前記放電管に形成されている請求項１又は２記載の放電ランプ。
4. 前記延出部の外面は、前記放電管の外面と同一面状に形成されている請求項１乃至３の何れか一項に記載の放電ランプ。
5. 前記延出部の外面は、前記放電管の外面よりも前記放電管の内部空間側に形成されている請求項１乃至３の何れか一項に記載の放電ランプ。
6. 前記電極は前記放電管の外面に配置されており、前記貫通する部材は、前記電極の外面より外側に突出していない請求項５記載の放電ランプ。
7. 前記電極は、前記放電管と前記延出部とに亘って設けられている請求項１乃至６の何れか一項に記載の放電ランプ。
8. 前記電極が設けられている前記放電管の外面は平坦面であり、
   前記延出部は平板状をなす部分を有している請求項１乃至７の何れか一項に記載の放電ランプ。
9. 前記放電管及び前記一対の電極からなる放電ランプが、誘電体バリア放電ランプである請求項１乃至８の何れか一項に記載の放電ランプ。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の放電ランプを用いた光照射装置であって、
    前記放電ランプを保持する保持部材と、
    前記放電ランプの管軸方向から視て前記放電管より外側に突出して、前記保持部材により保持される保持用突起部とを具備する光照射装置。
11. 前記保持用突起部は、前記放電管に形成された光射出面より前記放電管の内部空間側に形成されている請求項１０記載の光照射装置。