JP7135605B2 - Barrier discharge lamp, UV irradiation unit and UV irradiation device - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、バリア放電ランプ、紫外線照射ユニットおよび紫外線照射装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a barrier discharge lamp, an ultraviolet irradiation unit, and an ultraviolet irradiation device.

従来、基板の洗浄や改質を目的として使用されるバリア放電ランプが知られている。バリア放電ランプは、誘電体である発光管の内部に配置された螺旋状の内部電極と発光管の外部に配置された外部電極とを交流電源に接続することで発生する誘電体バリア放電により、発光管の内部に収容されたガスに応じた特定の波長を有する紫外光を放射する。放射された紫外光は、発光管の内面に設けられた反射膜により所定の部位を照射するように反射される。 2. Description of the Related Art Conventionally, barrier discharge lamps are known which are used for the purpose of cleaning and modifying substrates. In a barrier discharge lamp, a dielectric barrier discharge is generated by connecting a spiral internal electrode arranged inside a dielectric arc tube and an external electrode arranged outside the arc tube to an AC power supply. It emits ultraviolet light having a specific wavelength depending on the gas contained inside the arc tube. The emitted ultraviolet light is reflected by a reflecting film provided on the inner surface of the arc tube so as to irradiate a predetermined portion.

特開2013-211164号公報JP 2013-211164 A

上記のようなバリア放電ランプにおいては、例えば内部電極の位置ずれにより反射膜が摩耗または剥離し、放射される紫外光の照度が低下する場合があった。 In the barrier discharge lamp as described above, for example, the reflective film may be worn or peeled off due to displacement of the internal electrodes, and the illuminance of the emitted ultraviolet light may be reduced.

本発明が解決しようとする課題は、反射膜の摩耗または剥離による不具合を抑制することができるバリア放電ランプ、紫外線照射ユニットおよび紫外線照射装置を提供することである。 A problem to be solved by the present invention is to provide a barrier discharge lamp, an ultraviolet irradiation unit, and an ultraviolet irradiation apparatus that can suppress defects due to abrasion or peeling of a reflective film.

実施形態のバリア放電ランプは、円筒状の発光管と、内部電極と、反射膜とを具備する。バリア放電ランプは、発光管の内部に設けられる内部電極と発光管の近傍に設けられる外部電極との間でバリア放電を行う。発光管は、ガスが封入され、紫外光を透過する。内部電極は、発光管の内部に配置され、螺旋状の導体が発光管の長さ方向に延在する。反射膜は、発光管の内面に設けられ、紫外光を発光管の内部へ反射する。発光管は、内部電極の移動を規制する複数の凹部を反射膜とは異なる部分に有する。凹部の直径d[mm]と、内部電極の線径D[mm]とは、d≦10Dの関係を有する。外部電極は、反射膜が設けられた内面に対応する発光管の外面側に設けられる。 A barrier discharge lamp of an embodiment includes a cylindrical arc tube, an internal electrode, and a reflective film. A barrier discharge lamp performs barrier discharge between an internal electrode provided inside an arc tube and an external electrode provided near the arc tube. The arc tube is filled with gas and transmits ultraviolet light. The internal electrode is arranged inside the arc tube, and the spiral conductor extends in the length direction of the arc tube. The reflective film is provided on the inner surface of the arc tube and reflects ultraviolet light to the inside of the arc tube. The arc tube has a plurality of recesses for restricting the movement of the internal electrodes in a portion different from the reflective film . The diameter d [mm] of the recess and the wire diameter D [mm] of the internal electrode have a relationship of d≦10D. The external electrode is provided on the outer surface side of the arc tube corresponding to the inner surface provided with the reflective film.

本発明によれば、反射膜の摩耗または剥離による不具合を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress problems caused by wear or peeling of the reflective film.

実施形態に係るバリア放電ランプを示す平面図である。1 is a plan view showing a barrier discharge lamp according to an embodiment; FIG. 図1のA-A’断面図である。2 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 1; FIG. 反射膜の周方向の角度に応じた照射特性の変化を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining changes in irradiation characteristics according to the circumferential angle of the reflective film; 凹部の形状に基づく照度特性の相違を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the difference of the illuminance characteristic based on the shape of a recessed part. 評価試験の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline|summary of an evaluation test. 凹部無しの場合の評価試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the evaluation test in the case of no recessed part. 凹部有りの場合の評価試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the evaluation test in the case with a recessed part. 実施形態に係る紫外線照射ユニットを有する紫外線照射装置を示す図である。It is a figure which shows the ultraviolet irradiation device which has an ultraviolet irradiation unit which concerns on embodiment.

以下に説明する実施形態に係るバリア放電ランプ1は、円筒状の発光管2と、内部電極3と、反射膜5とを具備する。バリア放電ランプ1は、発光管2の内部に設けられる内部電極3と発光管2の近傍に設けられる外部電極6との間でバリア放電を行う。発光管2は、ガスが封入され、紫外光を透過する。内部電極3は、発光管2の内部に配置され、螺旋状の導体が発光管2の長さ方向に延在する。反射膜5は、発光管2の内面2aに設けられ、紫外光を発光管2の内部へ反射する。発光管2は、内部電極3の移動を規制する複数の凹部4を反射膜5とは異なる部分に有する。凹部4の直径d[mm]と、内部電極3の線径D[mm]とは、d≦10Dの関係を有する。 A barrier discharge lamp 1 according to an embodiment described below includes a cylindrical arc tube 2 , an internal electrode 3 , and a reflective film 5 . The barrier discharge lamp 1 performs barrier discharge between an internal electrode 3 provided inside the arc tube 2 and an external electrode 6 provided near the arc tube 2 . The arc tube 2 is filled with gas and transmits ultraviolet light. The internal electrode 3 is arranged inside the arc tube 2 and a spiral conductor extends in the length direction of the arc tube 2 . The reflective film 5 is provided on the inner surface 2 a of the arc tube 2 and reflects ultraviolet light to the inside of the arc tube 2 . The light-emitting tube 2 has a plurality of recesses 4 for restricting movement of the internal electrodes 3 in portions different from the reflective film 5 . The diameter d [mm] of the recess 4 and the wire diameter D [mm] of the internal electrode 3 have a relationship of d≦10D.

また、以下に説明する実施形態に係る凹部4の内面4aは、発光管2の内側に突出して内部電極3に当接する。 Further, the inner surface 4a of the concave portion 4 according to the embodiment described below protrudes inside the arc tube 2 and contacts the internal electrode 3. As shown in FIG.

また、以下に説明する実施形態に係る直径d[mm]と、発光管2の管軸方向の内部電極3のピッチP[mm]とは、d≦Pの関係を有する。 Further, the diameter d [mm] according to the embodiment described below and the pitch P [mm] of the internal electrodes 3 in the axial direction of the arc tube 2 have a relationship of d≦P.

また、以下に説明する実施形態に係る外部電極6は、反射膜5が設けられた内面2aに対応する発光管2の外面2b側に設けられる。外部電極6は、アルミニウム製またはステンレス製の放熱ブロックである。 Further, the external electrode 6 according to the embodiment described below is provided on the outer surface 2b side of the arc tube 2 corresponding to the inner surface 2a on which the reflective film 5 is provided. The external electrode 6 is a heat dissipation block made of aluminum or stainless steel.

また、以下に説明する実施形態に係る紫外線照射ユニット10は、バリア放電ランプ1と、外部電極6とを具備する。 Moreover, the ultraviolet irradiation unit 10 according to the embodiment described below includes the barrier discharge lamp 1 and the external electrode 6 .

また、以下に説明する実施形態に係る紫外線照射装置100は、紫外線照射ユニット10と、紫外線照射ユニット10を収容する収容部50とを具備する。 Moreover, the ultraviolet irradiation device 100 according to the embodiment described below includes the ultraviolet irradiation unit 10 and a housing section 50 that houses the ultraviolet irradiation unit 10 .

また、以下に説明する実施形態に係るバリア放電ランプ1は、円筒状の発光管2と、内部電極3と、反射膜5と、外部電極6とを具備する。発光管2は、ガスが封入され、紫外光を透過する。内部電極3は、発光管2の内部に配置され、螺旋状の導体が発光管2の管軸方向に延在する。反射膜5は、発光管2の内面2aに設けられ、紫外光を発光管2の内部へ反射する。外部電極6は、反射膜5が設けられた内面2aに対応する発光管2の外面2b側に設けられる。発光管2は、内部電極3の移動を規制する複数の凹部4を反射膜5とは異なる部分に有する。凹部4の直径d[mm]と、内部電極3の線径D[mm]とは、d≦10Dの関係を有する。 A barrier discharge lamp 1 according to an embodiment described below includes a cylindrical arc tube 2 , an internal electrode 3 , a reflective film 5 and an external electrode 6 . The arc tube 2 is filled with gas and transmits ultraviolet light. The internal electrode 3 is arranged inside the arc tube 2 and has a spiral conductor extending in the axial direction of the arc tube 2 . The reflective film 5 is provided on the inner surface 2 a of the arc tube 2 and reflects ultraviolet light to the inside of the arc tube 2 . The external electrode 6 is provided on the outer surface 2b side of the arc tube 2 corresponding to the inner surface 2a on which the reflective film 5 is provided. The light-emitting tube 2 has a plurality of recesses 4 for restricting movement of the internal electrodes 3 in portions different from the reflective film 5 . The diameter d [mm] of the recess 4 and the wire diameter D [mm] of the internal electrode 3 have a relationship of d≦10D.

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づき説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明が開示する技術を限定するものではない。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments shown below do not limit the technology disclosed by the present invention.

[実施形態]
図1は、実施形態に係るバリア放電ランプを示す平面図であり、図2は、図1のA-A’断面図である。図1および図2に示すように、実施形態に係るバリア放電ランプ1は、発光管2、内部電極3、反射膜5を有する。また、バリア放電ランプ1の近傍に設けられる外部電極6との間でバリア放電を行う。なお、ここでいう「近傍」とは、バリア放電ランプ1と外部電極6とが接触して設けられる場合に限定されず、例えば、バリア放電ランプ1と外部電極6とが間隔を有して設けられる場合も含む。また、本実施形態ではバリア放電ランプ1の近傍に外部電極6を有する構成としているが、バリア放電ランプ1、より具体的には発光管2と外部電極6とが組み合された形態を「バリア放電ランプ」と称してもよい。
[Embodiment]
FIG. 1 is a plan view showing a barrier discharge lamp according to an embodiment, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA' of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the barrier discharge lamp 1 according to the embodiment has an arc tube 2, internal electrodes 3, and a reflective film 5. As shown in FIG. In addition, barrier discharge is performed between the external electrode 6 provided near the barrier discharge lamp 1 . The term “nearby” as used herein is not limited to the case where the barrier discharge lamp 1 and the external electrode 6 are provided in contact with each other. including cases where In this embodiment, the external electrode 6 is provided in the vicinity of the barrier discharge lamp 1. However, the barrier discharge lamp 1, more specifically, the configuration in which the arc tube 2 and the external electrode 6 are combined is referred to as the "barrier discharge lamp 1". It may also be referred to as a "discharge lamp".

なお、説明を分かりやすくするために、図1および図2には、照射方向を正方向とするZ軸を含む3次元の直交座標系を図示している。 1 and 2 show a three-dimensional orthogonal coordinate system including the Z-axis with the irradiation direction as the positive direction, in order to facilitate the understanding of the explanation.

発光管2は、紫外光を透過する円筒状の部材である。発光管2の材料としては、例えば波長200nm以下の真空紫外線透過率が高い合成石英が例示される。また、発光管2は、管軸方向(X軸方向)の両端がステム構造を有する封着部材で保持され、気密に封着されている。発光管2は、例えば管軸方向の長さを750mmとし、内径を40mmとすることができる。 The arc tube 2 is a cylindrical member that transmits ultraviolet light. As a material of the arc tube 2, for example, synthetic quartz having a high vacuum ultraviolet transmittance with a wavelength of 200 [ nm ] or less is exemplified. Both ends of the arc tube 2 in the tube axial direction (X-axis direction) are held by sealing members having a stem structure and are airtightly sealed. The arc tube 2 can have, for example, a length of 750 [ mm ] in the axial direction and an inner diameter of 40 [ mm ] .

また、発光管2の内部にはガスが封入されている。ガスは、例えば80~200kPaのキセノンガスである。なお、ガスは、例えば、クリプトン、キセノン、アルゴン、ネオン等のうち1種類、または複数種組み合わせたガスを含んで構成することができる。さらに、ガスは、必要に応じて、例えばハロゲンガスを含んでもよい。発光管2は、封入されたガスの種類に応じた特定のピーク波長を有する紫外光(エキシマ光)を発することができる。 A gas is sealed inside the arc tube 2 . The gas is, for example, 80 to 200 [ kPa ] xenon gas. The gas can include, for example, one of krypton, xenon, argon, neon, or the like, or a combination of two or more. Additionally, the gas may optionally include, for example, a halogen gas. The arc tube 2 can emit ultraviolet light (excimer light) having a specific peak wavelength according to the type of gas enclosed.

内部電極3は、発光管2の内部に配置される。内部電極3は、螺旋状の導体が発光管2の管軸方向に延在している。内部電極3は、例えばタングステンを含む材料で形成される。具体的には、内部電極3は、全成分のうち50以上の成分がタングステンである。特に、タングステンにカリウムなどを添加したドープタングステンを内部電極3として適用すると、より高い寸法安定性を有することができる。内部電極3は、例えば、線径Dを0.8mmとし、巻き径(外径)を38mmとすることができる。 The internal electrode 3 is arranged inside the arc tube 2 . The internal electrode 3 is a spiral conductor extending in the axial direction of the arc tube 2 . The internal electrodes 3 are made of a material containing tungsten, for example. Specifically, 50% or more of all components of the internal electrode 3 are tungsten . In particular, if doped tungsten obtained by adding potassium or the like to tungsten is applied as the internal electrode 3, higher dimensional stability can be obtained. For example, the internal electrode 3 can have a wire diameter D of 0.8 [ mm ] and a winding diameter (outer diameter) of 38 [ mm ] .

反射膜5は、発光管2の内面2aに設けられ、紫外光を発光管2の内部へ反射する。反射膜5の材料としては、例えば、シリカが例示される。また、反射膜5は、シリカに限らず、例えばアルミナなどの紫外線散乱粒子を含む材料で構成されてもよい。反射膜5は、発光管2の周方向の角度θが例えば180°以上の範囲となるように配置される。 The reflective film 5 is provided on the inner surface 2 a of the arc tube 2 and reflects ultraviolet light to the inside of the arc tube 2 . As a material of the reflective film 5, for example, silica is exemplified. Moreover, the reflective film 5 is not limited to silica, and may be made of a material containing ultraviolet scattering particles such as alumina. The reflective film 5 is arranged so that the angle θ 1 in the circumferential direction of the arc tube 2 is, for example, 180° or more .

反射膜5は、発光管2の周方向の角度θ1に応じて紫外線照度のピーク値および積算光量を変化させることができる。図3は、反射膜の周方向の角度に応じた照射特性の変化を説明するための図である。図3に示すように、発光管2の周方向の角度θ1が大きいほど紫外線照度のピーク値は増大する。一方、角度θ1が大きいほど出射面積が減少するため、積算光量は極大値まで増大し、その後減少する。特に、積算光量が重要な指標となる表面改質または光ドライ洗浄などの用途においては、例えば角度θ1を200°~250°の範囲とすることができる。 The reflective film 5 can change the peak value of the ultraviolet illuminance and the integrated amount of light according to the circumferential angle θ1 of the arc tube 2 . FIG. 3 is a diagram for explaining changes in irradiation characteristics according to the angle of the reflective film in the circumferential direction. As shown in FIG. 3, the peak value of the ultraviolet illuminance increases as the circumferential angle θ1 of the arc tube 2 increases. On the other hand, the larger the angle θ1, the smaller the emission area, so the integrated light amount increases to the maximum value and then decreases. In particular, in applications such as surface modification or photo-dry cleaning in which the integrated amount of light is an important index, the angle θ1 can be in the range of 200° to 250° .

外部電極6は、反射膜5が設けられた発光管2の内面2aに対応する発光管2の外面2b側に設けられる。外部電極6は、発熱したバリア放電ランプ1を放熱させる放熱ブロックを兼ねており、例えば、アルミニウム製またはステンレス製とすることができる。なお、外部電極6の内部に液体または気体の冷媒を流通させる流路を設け、放熱性をさらに高めてもよい。外部電極6と発光管2とは、互いに接していてもよく、離れていてもよいが、外部電極6と発光管2とを接触させると、放熱性を高めることができる。また、図2に示した例では、反射膜5と接触する発光管2の内面2aの周方向の角度と、外部電極6に覆われる発光管2の外面2bの周方向の角度とは、互いに異なるように図示したが、これに限らず、同じであってもよい。また、図2に示した例では、外部電極6の周方向の角度θ2が例えば238°であるが、これに限定されない。外部電極6の周方向の角度θ2は、例えば180°~330°の範囲とすることができる。 The external electrode 6 is provided on the outer surface 2b side of the arc tube 2 corresponding to the inner surface 2a of the arc tube 2 on which the reflective film 5 is provided. The external electrode 6 also serves as a heat dissipation block for dissipating the heat generated by the barrier discharge lamp 1, and can be made of aluminum or stainless steel, for example. In addition, a flow path for circulating a liquid or gaseous coolant may be provided inside the external electrode 6 to further improve heat dissipation. The external electrode 6 and the arc tube 2 may be in contact with each other or may be separated from each other, but if the external electrode 6 and the arc tube 2 are brought into contact with each other, heat dissipation can be enhanced. In the example shown in FIG. 2, the circumferential angle of the inner surface 2a of the arc tube 2 in contact with the reflective film 5 and the circumferential angle of the outer surface 2b of the arc tube 2 covered with the external electrode 6 are different from each other. Although illustrated as being different, they may be the same without being limited to this. Further, in the example shown in FIG. 2, the angle θ2 of the external electrodes 6 in the circumferential direction is, for example, 238 [ ° ] , but it is not limited to this. The angle θ2 of the external electrodes 6 in the circumferential direction can be in the range of 180 [ ° ] to 330 [ ° ] , for example.

ここで、従来のバリア放電ランプについて説明する。従来のバリア放電ランプでは、内部電極は発光管の管軸方向の両端のみで支持されていた。このため、管軸方向の中央部分では、例えば外力による振動や内部電極の自重により内部電極が位置ずれを起こす場合があった。このとき、例えば位置ずれした内部電極が反射膜に接触すると、反射膜が摩耗または剥離し、照度の低下等の不具合が生じる可能性があった。 Here, a conventional barrier discharge lamp will be described. In conventional barrier discharge lamps, the internal electrodes are supported only at both axial ends of the arc tube. Therefore, in the central portion in the tube axis direction, the internal electrodes may be displaced due to, for example, vibration due to an external force or the weight of the internal electrodes. At this time, for example, if the displaced internal electrode comes into contact with the reflective film, the reflective film may be worn or peeled off, causing problems such as a decrease in illuminance.

そこで、実施形態に係るバリア放電ランプ1は、発光管2が複数の凹部4を有する。つまり、実施形態に係るバリア放電ランプ1では、図2に示すように、凹部4の内面4aは、発光管2の内側に突出して内部電極3に当接している。これにより、内部電極3は、管軸方向の両端だけではなく、中央部分の複数の箇所においても内部電極3の移動が規制されることとなり、内部電極3の位置ずれに伴う反射膜5の摩耗または剥離が抑制される。なお、内部電極3は反射膜5に接していてもよく、また離れていてもよい。 Therefore, in the barrier discharge lamp 1 according to the embodiment, the arc tube 2 has a plurality of recesses 4 . That is, in the barrier discharge lamp 1 according to the embodiment, as shown in FIG. 2, the inner surface 4a of the concave portion 4 protrudes inside the arc tube 2 and abuts on the internal electrode 3. As shown in FIG. As a result, the movement of the internal electrode 3 is restricted not only at both ends in the tube axial direction, but also at a plurality of locations in the central portion. Or peeling is suppressed. The internal electrode 3 may be in contact with the reflective film 5 or may be separated therefrom.

また、凹部4は、反射膜5とは異なる部分に設けられる。これにより、凹部4の形成に伴う、反射膜5の剥離または欠損の可能性を未然に防止することができる。 Further, the concave portion 4 is provided in a portion different from the reflective film 5 . As a result, it is possible to prevent the reflective film 5 from being peeled off or damaged due to the formation of the concave portion 4 .

また、凹部4の直径d[mm]と、内部電極3の線径D[mm]とは、d≦10Dの関係を有する。ここで、「凹部4の直径d」とは、発光管2の外面2bに接する凹部4の外縁における、管軸方向(X軸方向)の幅が最大となるときの値をいう。なお、d>10Dとすると、凹部4を形成するときに発光管2を変形させる面積が大きくなることから、内部電極3が変形してしまい、内部電極3のピッチPが不均一となり、望ましくない。また、d>10Dとすると、発光管2を変形させる面積が大きくなることから、発光管2を変形させる工程に時間がかかるため、望ましくない。よってd≦10Dであることが望ましい。 Further, the diameter d [mm] of the concave portion 4 and the wire diameter D [mm] of the internal electrode 3 have a relationship of d≦10D . Here , the "diameter d of the recess 4" is the value when the width in the tube axis direction (X-axis direction) at the outer edge of the recess 4 in contact with the outer surface 2b of the arc tube 2 is maximum. If d>10D, the area for deforming the arc tube 2 when forming the concave portion 4 becomes large, so that the internal electrodes 3 are deformed and the pitch P of the internal electrodes 3 becomes uneven, which is undesirable. . Further, if d>10D, the area for deforming the arc tube 2 becomes large, and the process of deforming the arc tube 2 takes time, which is not desirable. Therefore, it is desirable that d≦10D.

また、凹部4の直径d[mm]と、発光管2の管軸方向の内部電極3のピッチP[mm]とは、好ましくはd≦Pの関係を有する。この点につき、図4を用いて説明する。 Further, the diameter d [mm] of the concave portion 4 and the pitch P [mm] of the internal electrodes 3 in the axial direction of the arc tube 2 preferably have a relationship of d≦P. This point will be described with reference to FIG.

図4は、凹部の形状に基づく照度特性の相違を説明するための図である。(a)は、d≦Pの場合、(b)はd>Pの場合の一例をそれぞれ図示したものであり、図2に示すバリア放電ランプ1のB-B’断面図に相当する。 FIG. 4 is a diagram for explaining the difference in illuminance characteristics based on the shape of the recess. (a) shows an example when d≤P, and (b) shows an example when d>P, which corresponds to the B-B' sectional view of the barrier discharge lamp 1 shown in FIG.

凹部4では、発光管2の内部から発せられた紫外光が散乱する。(b)に示すように、凹部4の直径d[mm]が大きくなると、紫外光が散乱するエリアが増大することで被照射体に照射される紫外線照度が低下する可能性がある。そこで、(a)に示すようにd≦Pの関係を有する凹部4を形成することにより、凹部4での紫外光の散乱に伴う不具合を低減することができる。なお、凹部4の直径d[mm]が小さすぎると、凹部4の形成に伴う発光管2の変形量が局所的に増大し、凹部4に貫通孔が形成されるおそれがある。このため、例えばD<d≦Pとなるように凹部4を形成するとよい。 The concave portion 4 scatters the ultraviolet light emitted from inside the arc tube 2 . As shown in (b), when the diameter d [mm] of the concave portion 4 increases, the area in which the ultraviolet light is scattered increases, which may reduce the ultraviolet illuminance with which the object is irradiated. Therefore, by forming the concave portion 4 having a relationship of d≦P as shown in FIG. If the diameter d [mm] of the concave portion 4 is too small, the amount of deformation of the arc tube 2 due to the formation of the concave portion 4 may locally increase, and a through hole may be formed in the concave portion 4 . Therefore, it is preferable to form the concave portion 4 so that D<d≦P, for example.

[評価試験]
バリア放電ランプの試作品を用いて振動試験を行い、凹部4の有無に伴う照射特性の相違について評価した。評価試験の概要を図5に示す。なお、振動試験はJIS Z 0232に基づいて行った。振動試験前後の照度特性(UV照度変化率)および電気特性(電流変化率)をそれぞれ比較し、予備試験における測定誤差に基づいて2以下の変化率であれば問題なしと判定した。また、試験数はn=3pとした。
[Evaluation test]
A vibration test was performed using a prototype of the barrier discharge lamp, and the difference in irradiation characteristics due to the presence or absence of the concave portion 4 was evaluated. Figure 5 shows the outline of the evaluation test. In addition, the vibration test was performed based on JISZ0232. The illuminance characteristics (UV illuminance change rate) and electrical characteristics (current change rate) before and after the vibration test were compared, and based on the measurement error in the preliminary test, a change rate of 2 [ % ] or less was judged to be satisfactory. Also, the number of tests was n=3p.

図6に凹部4無しの場合の評価試験の結果を、図7に凹部4有りの場合の評価試験の結果をそれぞれ示す。図6に示すように、凹部4を有しないバリア放電ランプにおいては、試料1~3ともに照度特性および電気特性の試験前後における変化率がいずれも2%を大きく超えており、反射膜の摩耗または剥離による不具合が示唆された。一方、図7に示すように、凹部4を有するバリア放電ランプにおいては、試料4~6ともに照度特性および電気特性の試験前後における変化率がいずれも2以下に留まっており、凹部4による改善効果が確認された。 FIG. 6 shows the results of the evaluation test without the concave portion 4, and FIG. 7 shows the result of the evaluation test with the concave portion 4. As shown in FIG. As shown in FIG. 6, in the barrier discharge lamp without the concave portion 4, the rate of change in the illuminance characteristics and the electrical characteristics before and after the test for all of Samples 1 to 3 greatly exceeded 2%. Delamination was suggested as a problem. On the other hand, as shown in FIG. 7, in the barrier discharge lamp having the concave portion 4, the rate of change before and after the test of the illuminance characteristics and electrical characteristics of all samples 4 to 6 remained below 2 [ % ]. The improvement effect was confirmed by

[紫外線照射装置]
図8は、実施形態に係る紫外線照射ユニットを有する紫外線照射装置を示す図である。(a)は、管軸方向(Y軸方向)、(b)はX軸方向からそれぞれ見た図である。図8に示すように、実施形態に係る紫外線照射装置100は、収容部材50と、点灯装置60とを有する。収容部材50には、1または複数の紫外線照射ユニット10が収容されている。収容部材50は、収容部の一例である。
[Ultraviolet irradiation device]
FIG. 8 is a diagram showing an ultraviolet irradiation device having an ultraviolet irradiation unit according to the embodiment. (a) is a diagram viewed from the tube axis direction (Y-axis direction), and (b) is a diagram viewed from the X-axis direction. As shown in FIG. 8 , the ultraviolet irradiation device 100 according to the embodiment has a housing member 50 and a lighting device 60 . One or more ultraviolet irradiation units 10 are housed in the housing member 50 . The containing member 50 is an example of a containing portion.

紫外線照射ユニット10は、バリア放電ランプ1と外部電極6とを有する。なお、バリア放電ランプ1、より正確には発光管2と外部電極6との組み合わせを「バリア放電ランプ」と称する場合は、バリア放電ランプ1が紫外線照射ユニット10に該当する。 The ultraviolet irradiation unit 10 has a barrier discharge lamp 1 and an external electrode 6 . When the barrier discharge lamp 1 , more precisely, the combination of the arc tube 2 and the external electrode 6 is called a “barrier discharge lamp”, the barrier discharge lamp 1 corresponds to the ultraviolet irradiation unit 10 .

点灯装置60は、収容部材50の背面側に配置されており、紫外線照射ユニット10の発光管2の内部に設けられる内部電極3、および外部電極6と電気的に接続されている。このように収容部材50の背面側に点灯装置60を配置させることにより、点灯装置60と紫外線照射ユニット10との間の配線長を短くすることができる。なお、点灯装置60の配置については図8の様式に限定されず、例えば、点灯装置60が、紫外線照射装置100の外部に設けられてもよい。 The lighting device 60 is arranged on the back side of the housing member 50 and electrically connected to the internal electrode 3 and the external electrode 6 provided inside the arc tube 2 of the ultraviolet irradiation unit 10 . By arranging the lighting device 60 on the back side of the housing member 50 in this way, the wiring length between the lighting device 60 and the ultraviolet irradiation unit 10 can be shortened. Note that the arrangement of the lighting device 60 is not limited to the style shown in FIG.

また、点灯装置60は、高電圧および高周波を出力可能なインバータを含み、図示しない交流電源からの電力を紫外線照射ユニット1に供給可能に構成されている。点灯装置60は、例えば周波数120kHzの正弦波を印加し、1kW程度のランプ電力で紫外線照射ユニット1の発光管2を点灯させることができる。 Further, the lighting device 60 includes an inverter capable of outputting high voltage and high frequency, and is configured to be able to supply electric power from an AC power supply (not shown) to the ultraviolet irradiation unit 1 . The lighting device 60 can apply a sine wave with a frequency of 120 [ kHz ] , for example, and light the arc tube 2 of the ultraviolet irradiation unit 1 with a lamp power of about 1 [ kW ] .

上述したように、実施形態に係るバリア放電ランプ1は、円筒状の発光管2と、内部電極3と、反射膜5とを具備する。バリア放電ランプ1は、発光管2の内部に設けられる内部電極3と発光管2の近傍に設けられる外部電極6との間でバリア放電を行う。発光管2は、ガスが封入され、紫外光を透過する。内部電極3は、発光管2の内部に配置され、螺旋状の導体が発光管2の長さ方向に延在する。反射膜5は、発光管2の内面2aに設けられ、紫外光を発光管2の内部へ反射する。発光管2は、内部電極3の移動を規制する複数の凹部4を反射膜5とは異なる部分に有する。凹部4の直径d[mm]と、内部電極3の線径D[mm]とは、d≦10Dの関係を有する。これにより、反射膜の摩耗または剥離による不具合を抑制することができる。 As described above, the barrier discharge lamp 1 according to the embodiment includes the cylindrical arc tube 2, the internal electrode 3, and the reflective film 5. The barrier discharge lamp 1 performs barrier discharge between an internal electrode 3 provided inside the arc tube 2 and an external electrode 6 provided near the arc tube 2 . The arc tube 2 is filled with gas and transmits ultraviolet light. The internal electrode 3 is arranged inside the arc tube 2 and a spiral conductor extends in the length direction of the arc tube 2 . The reflective film 5 is provided on the inner surface 2 a of the arc tube 2 and reflects ultraviolet light to the inside of the arc tube 2 . The light-emitting tube 2 has a plurality of recesses 4 for restricting movement of the internal electrodes 3 in portions different from the reflective film 5 . The diameter d [mm] of the recess 4 and the wire diameter D [mm] of the internal electrode 3 have a relationship of d≦10D. As a result, problems due to abrasion or peeling of the reflective film can be suppressed.

また、実施形態に係る直径d[mm]と、発光管2の管軸方向の内部電極3のピッチP[mm]とは、d≦Pの関係を有する。これにより、凹部4での紫外光の散乱に伴う不具合を低減することができる。 Further, the diameter d [mm] according to the embodiment and the pitch P [mm] of the internal electrodes 3 in the axial direction of the arc tube 2 have a relationship of d≦P. As a result, problems associated with scattering of ultraviolet light in the concave portion 4 can be reduced.

また、実施形態に係る外部電極6は、反射膜5が設けられた内面2aに対応する発光管2の外面2b側に設けられる。外部電極6は、アルミニウム製またはステンレス製の放熱ブロックである。これにより、放熱部材を別途設けることなく放熱性を確保することができる。 Further, the external electrode 6 according to the embodiment is provided on the outer surface 2b side of the arc tube 2 corresponding to the inner surface 2a on which the reflective film 5 is provided. The external electrode 6 is a heat dissipation block made of aluminum or stainless steel. Thereby, heat dissipation can be ensured without separately providing a heat dissipation member.

本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While embodiments of the invention have been described, the embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. Embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. The embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

1 バリア放電ランプ
2 発光管
3 内部電極
4 凹部
5 反射膜
6 外部電極
10 紫外線照射ユニット
50 収容部材
60 点灯装置
100 紫外線照射装置
REFERENCE SIGNS LIST 1 barrier discharge lamp 2 arc tube 3 internal electrode 4 concave portion 5 reflective film 6 external electrode 10 ultraviolet irradiation unit 50 housing member 60 lighting device 100 ultraviolet irradiation device

Claims (7)

ガスが封入され、紫外光を透過する円筒状の発光管と;
前記発光管の内部に配置され、螺旋状の導体が前記発光管の管軸方向に延在する内部電極と;
前記発光管の内面に設けられ、前記紫外光を前記発光管の内部へ反射する反射膜と;
を具備し、前記発光管の内部に設けられる前記内部電極と前記発光管の外面側に設けられる外部電極との間でバリア放電を行うバリア放電ランプであって、
前記発光管は、前記内部電極の移動を規制する複数の凹部を前記反射膜とは異なる部分に有し、
前記凹部の直径d[mm]と、前記内部電極の線径D[mm]とは、d≦10Dの関係を有する、バリア放電ランプ。
a cylindrical arc tube filled with gas and transparent to ultraviolet light;
an internal electrode disposed inside the arc tube and having a helical conductor extending in the axial direction of the arc tube;
a reflective film provided on the inner surface of the arc tube for reflecting the ultraviolet light to the inside of the arc tube;
and performing barrier discharge between the internal electrode provided inside the arc tube and the external electrode provided on the outer surface side of the arc tube,
the arc tube has a plurality of concave portions for restricting the movement of the internal electrode in a portion different from the reflective film;
The barrier discharge lamp, wherein a diameter d [mm] of the recess and a wire diameter D [mm] of the internal electrode have a relationship of d≦10D.
前記凹部の内面は、前記発光管の内側に突出して前記内部電極に当接する、請求項1に記載のバリア放電ランプ。 2. The barrier discharge lamp according to claim 1, wherein an inner surface of said recess projects inwardly of said arc tube and contacts said internal electrode. 前記直径d[mm]と、前記管軸方向の前記内部電極のピッチP[mm]とは、d≦Pの関係を有する、請求項1または2に記載のバリア放電ランプ。 3. The barrier discharge lamp according to claim 1, wherein said diameter d [mm] and said pitch P [mm] of said internal electrodes in said tube axis direction have a relationship of d≦P. 前記外部電極は、前記反射膜が設けられた前記内面に対応する前記発光管の外面側に設けられた、アルミニウム製またはステンレス製の放熱ブロックである、請求項1~3のいずれか1つに記載のバリア放電ランプ。 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the external electrode is a heat dissipation block made of aluminum or stainless steel provided on the outer surface side of the arc tube corresponding to the inner surface on which the reflective film is provided. A barrier discharge lamp as described. 請求項1~4のいずれか1つに記載のバリア放電ランプと;
前記外部電極と;
を具備する、紫外線照射ユニット。
a barrier discharge lamp according to any one of claims 1 to 4;
the external electrode;
An ultraviolet irradiation unit.
請求項5に記載の紫外線照射ユニットと;
前記紫外線照射ユニットを収容する収容部と;
を具備する、紫外線照射装置。
An ultraviolet irradiation unit according to claim 5;
a housing portion that houses the ultraviolet irradiation unit;
An ultraviolet irradiation device.
ガスが封入され、紫外光を透過する円筒状の発光管と;
前記発光管の内部に配置され、螺旋状の導体が前記発光管の管軸方向に延在する内部電極と;
前記発光管の内面に設けられ、前記紫外光を前記発光管の内部へ反射する反射膜と;
前記反射膜が設けられた前記内面に対応する前記発光管の外面側に設けられる外部電極と;
を具備し、
前記発光管は、前記内部電極の移動を規制する複数の凹部を前記反射膜とは異なる部分に有し、
前記凹部の直径d[mm]と、前記内部電極の線径D[mm]とは、d≦10Dの関係を有する、バリア放電ランプ。
a cylindrical arc tube filled with gas and transparent to ultraviolet light;
an internal electrode disposed inside the arc tube and having a helical conductor extending in the axial direction of the arc tube;
a reflective film provided on the inner surface of the arc tube for reflecting the ultraviolet light to the inside of the arc tube;
an external electrode provided on the outer surface side of the arc tube corresponding to the inner surface provided with the reflective film;
and
the arc tube has a plurality of concave portions for restricting the movement of the internal electrode in a portion different from the reflective film;
The barrier discharge lamp, wherein a diameter d [mm] of the recess and a wire diameter D [mm] of the internal electrode have a relationship of d≦10D.
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