JPH08124526A - Mercury vapor electric discharge lamp and lighting device therefor, and ultraviolet irradiation device using the lamp and device - Google Patents

Mercury vapor electric discharge lamp and lighting device therefor, and ultraviolet irradiation device using the lamp and device

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JPH08124526A
JPH08124526A JP26041994A JP26041994A JPH08124526A JP H08124526 A JPH08124526 A JP H08124526A JP 26041994 A JP26041994 A JP 26041994A JP 26041994 A JP26041994 A JP 26041994A JP H08124526 A JPH08124526 A JP H08124526A
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JP
Japan
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mercury
discharge lamp
tube
protective film
oxide
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JP26041994A
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Japanese (ja)
Inventor
Nanao Murase
七生 村瀬
Akihiro Yonezawa
昭弘 米沢
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Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

PURPOSE: To provide a mercury vapor electric discharge lamp, a lighting device therefor and an ultraviolet radiation device using the lamp and the device capable of preventing the blackening of a tube wall for keeping an ultraviolet radiation maintenance factor at a high level, regarding a mercury vapor electric discharge lamp of medium pressure type. CONSTITUTION: Regarding the mercury vapor electric discharge lamp 1 with mercury sealed over the range of 0.1 to 3.0mm/g per unit capacity in a silica light emitting tube 10 having an electrode 13 sealed for lighting under a tube wall load equal to 10W/cm<2> or less, a translucent protection film 14 of metallic oxide is formed on the internal surface of the tube 10. The film formed on the internal surface of the tube 10 acts to prohibit the contact of mercury with silica and prevents mercury ions from being implanted in the defective grill of the silica. As a result, the occurrence of tube wall blackening can be prevented, and a high ultraviolet radiation performance can be maintained over a long term.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、点灯中の水銀蒸気圧が
0.1気圧以上ないし5気圧未満の中圧クラスの水銀放
電灯およびこの点灯装置ならびにこの水銀放電灯を光源
として用いた紫外線照射装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mercury discharge lamp of a medium pressure class having a mercury vapor pressure during lighting of 0.1 atm to less than 5 atm, a lighting device therefor, and an ultraviolet ray using the mercury discharge lamp as a light source. Irradiation device.

【0002】[0002]

【従来の技術】点灯中の水銀蒸気圧が10-5気圧程度で
動作させる低圧水銀蒸気放電灯は、短波長域、例えば2
54nmの紫外線放射効率が高い反面、大きい容量の放電
灯の実現が極めて困難である。これに対し点灯中の水銀
蒸気圧が0.1気圧以上ないし5気圧未満の中圧クラス
の水銀放電灯(以下中圧水銀放電灯と称す)は、低圧水
銀放電灯よりも大容量の放電灯が得られ、高圧水銀放電
灯よりも短波長域の紫外線放射効率が高いことから、水
の殺菌、浄化などに利用されるようになってきた。
2. Description of the Related Art A low-pressure mercury vapor discharge lamp operated at a mercury vapor pressure of about 10 -5 atm during lighting is in a short wavelength range, for example, 2
Although it has a high UV radiation efficiency of 54 nm, it is extremely difficult to realize a discharge lamp with a large capacity. On the other hand, a mercury discharge lamp of a medium pressure class (hereinafter referred to as a medium pressure mercury discharge lamp) whose mercury vapor pressure during lighting is 0.1 atm or more and less than 5 atm is a discharge lamp having a larger capacity than a low pressure mercury discharge lamp. Since it has been obtained and has a higher ultraviolet radiation efficiency in a short wavelength region than a high pressure mercury discharge lamp, it has come to be used for sterilization and purification of water.

【0003】特に、水の殺菌、浄化に利用される水銀放
電灯は、コンパクトで輝度の高い放電灯よりは比較的広
い範囲に均一に光る放電灯の方が光の利用率が高いた
め、管壁負荷は10W/cm2 以下であり、単位容積当た
りの水銀封入量が概ね0.1〜3.0mg/cc の範囲の水
銀放電灯が使用される。
In particular, as a mercury discharge lamp used for sterilizing and purifying water, a discharge lamp that uniformly illuminates a relatively wide area has a higher light utilization rate than a compact and high-intensity discharge lamp. The wall load is 10 W / cm 2 or less, and a mercury discharge lamp having a mercury filling amount per unit volume of approximately 0.1 to 3.0 mg / cc is used.

【0004】しかしながら、この種の水銀放電灯は、点
灯時間の経過に伴い石英からなる管壁が黒化するという
問題がある。従来、管壁の黒化を防止するという観点か
ら、特公昭49−42751号公報が提案されている。
この公報によれば、石英からなる発光管の内面に、酸化
トリウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化ジルコ
ニウム、酸化アルミニウム等の透明な高融点耐火物を塗
布するという手段が提案されており、このような高融点
耐火物を塗布することにより、水銀と石英との接触を阻
止し、黒化の発生を抑止することができるとしている。
However, this type of mercury discharge lamp has a problem that the tube wall made of quartz is blackened as the lighting time elapses. Conventionally, Japanese Patent Publication No. 49-42751 has been proposed from the viewpoint of preventing blackening of the tube wall.
According to this publication, a means for applying a transparent refractory refractory material such as thorium oxide, magnesium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, and aluminum oxide to the inner surface of an arc tube made of quartz is proposed. By applying a high-melting-point refractory, it is possible to prevent the contact between mercury and quartz and prevent the occurrence of blackening.

【0005】しかし、上記公報に示された技術は、発光
管の管壁負荷が12W/cm2 以上の水銀放電灯に関した
ものであり、さらには管壁に黒化が発生する原因は水銀
封入量に関係ないとしている。
However, the technique disclosed in the above publication relates to a mercury discharge lamp in which the bulb wall load of the arc tube is 12 W / cm 2 or more, and the cause of blackening on the bulb wall is mercury encapsulation. It has no relation to the quantity.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らは、管壁負荷が10W/cm2 以下で、単位容積当た
りの水銀封入量を0.1〜3.0mg/cc とした中圧水銀
放電灯に著しい黒化が発生することを発見した。
However, the inventors of the present invention have determined that the load on the tube wall is 10 W / cm 2 or less, and the amount of mercury enclosed per unit volume is 0.1 to 3.0 mg / cc. It was discovered that a remarkable blackening occurred in the discharge lamp.

【0007】すなわち、本発明でいう中圧水銀放電灯
は、点灯中の蒸気圧が0.1気圧以上、5気圧未満のラ
ンプを称しており、単位容積当たりの水銀封入量が0.
1〜3.0mg/cc で、管壁負荷が10W/cm2 以下で点
灯されるものである。このような中圧水銀放電灯は、上
述のごとく入力電力に対する短波長域の紫外線放出量が
多く、かつ大容量の放電灯が実現できるので、水の殺菌
や浄化などに使用して有効である。
That is, the medium-pressure mercury discharge lamp according to the present invention refers to a lamp whose vapor pressure during lighting is 0.1 atm or more and less than 5 atm, and the amount of mercury enclosed per unit volume is 0.
It is 1 to 3.0 mg / cc, and the light is turned on when the tube wall load is 10 W / cm 2 or less. Such a medium-pressure mercury discharge lamp is effective in sterilizing and purifying water because it can realize a discharge lamp having a large amount of ultraviolet rays in a short wavelength range with respect to the input power and having a large capacity as described above. .

【0008】しかし、この種の中圧水銀放電灯は、著し
く管壁黒化が発生し易いことが判った。何故、中圧水銀
放電灯で黒化が発生し易いのか検討したところ、以下の
理由が考えられる。すなわち、中圧水銀放電灯は上記し
たように、水銀封入量を単位容積当たり0.1〜3.0
mg/cc 程度と少なくしてあり、このため、点灯中の水銀
の蒸発量が比較的少なく、よって水銀蒸気圧が比較的低
くなる。このため、水銀イオンの平均自由行程が大きく
なり、電界に引かれた水銀イオンの運動速度が高くな
り、したがって石英に衝突する時に大きなエネルギーで
衝突し、よって石英への打ち込みが増えるためと考えら
れる。
However, it has been found that this type of medium-pressure mercury discharge lamp is prone to blackening of the tube wall. The reason why the blackening is likely to occur in the medium-pressure mercury discharge lamp is considered as follows. That is, in the medium-pressure mercury discharge lamp, as described above, the amount of enclosed mercury is 0.1 to 3.0 per unit volume.
Since it is as low as mg / cc, the evaporation amount of mercury during lighting is relatively small, and therefore the mercury vapor pressure is relatively low. Therefore, it is considered that the mean free path of the mercury ions becomes large and the motion velocity of the mercury ions attracted by the electric field becomes high. Therefore, when the mercury ions collide with quartz, they collide with a large amount of energy, and hence the implantation into quartz is increased. .

【0009】本発明の目的とするところは、中圧の水銀
放電灯において、管壁の黒化を防止し、これにより紫外
線放出維持率を高くすることができる水銀放電灯および
この点灯装置ならびにこれを用いた紫外線照射装置を提
供しようとするものである。
An object of the present invention is to provide a mercury discharge lamp capable of preventing blackening of a tube wall in a medium-pressure mercury discharge lamp and thereby increasing an ultraviolet emission maintenance rate, its lighting device, and its lighting device. It is intended to provide an ultraviolet irradiation device using the.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、電極
が封装された石英製の発光管に、水銀が単位容積当たり
1.0〜3.0mg/cc の範囲で封入され、管壁負荷が1
0W/cm2 以下で点灯される水銀放電灯において、発光
管の内面に、金属酸化物からなる透光性保護膜を形成し
たことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, a quartz arc tube in which electrodes are sealed contains mercury in a range of 1.0 to 3.0 mg / cc per unit volume, and a tube wall is provided. Load is 1
A mercury discharge lamp that is turned on at 0 W / cm 2 or less is characterized in that a transparent protective film made of a metal oxide is formed on the inner surface of the arc tube.

【0011】請求項2の発明は、電極が封装された石英
製の発光管に、水銀が単位容積当たり0.1〜3.0mg
/cc の範囲で封入され、かつ管壁負荷が10W/cm2
下で点灯される水銀放電灯において、発光管の内面に、
水銀の打ち込みを防止する透光性保護膜が形成されてい
ることを特徴とする。
According to a second aspect of the invention, mercury is contained in a quartz arc tube in which electrodes are sealed in an amount of 0.1 to 3.0 mg per unit volume.
In the mercury discharge lamp that is enclosed in the range of / cc and the wall load is 10 W / cm 2 or less, the inner surface of the arc tube is
It is characterized in that a transparent protective film for preventing implantation of mercury is formed.

【0012】請求項3の発明は、上記透光性保護膜は、
元素周期表の4A族、3B族、2A族の中から選ばれた
酸化物であり、無色で無害な、酸化ジルコニウム、酸化
ハフニウム、酸化硼素、酸化アルミニウム、酸化マグネ
シウム、酸化カルシウムの少なくとも1種からなること
を特徴とする。
According to a third aspect of the invention, the translucent protective film is
An oxide selected from 4A group, 3B group and 2A group of the periodic table of elements, which is colorless and harmless and is selected from at least one of zirconium oxide, hafnium oxide, boron oxide, aluminum oxide, magnesium oxide and calcium oxide. It is characterized by

【0013】請求項4の発明は、上記透光性保護膜は、
膜厚が0.1μmないし2.5μmであることを特徴と
する。請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4のい
ずれか1に記載の水銀放電灯と、この放電灯を点灯させ
る点灯回路と、を具備したことを特徴とする水銀放電灯
の点灯装置である。請求項6の発明は、請求項1ないし
請求項4のいずれか1に記載の水銀放電灯を光源として
用いたことを特徴とする紫外線照射装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, the translucent protective film is
The film thickness is 0.1 μm to 2.5 μm. The invention of claim 5 comprises the mercury discharge lamp according to any one of claims 1 to 4, and a lighting circuit for lighting the discharge lamp. Is. A sixth aspect of the present invention is an ultraviolet irradiation device using the mercury discharge lamp according to any one of the first to fourth aspects as a light source.

【0014】[0014]

【作用】請求項1の発明によれば、水銀封入量が単位容
積当たり0.1〜3.0mg/ccであり、管壁負荷が10
W/cm2 以下で点灯される、いわゆる中圧水銀放電灯に
おいて、発光管の内面に、金属酸化物からなる透光性保
護膜を形成したから、この保護膜が水銀と石英の接触を
阻止し、水銀イオンが石英の格子欠陥に打ち込まれるの
を防止する。特に、比較的水銀封入量が上記のように少
ない中圧クラスの水銀放電灯においては、水銀イオンの
平均自由行程が長くて水銀イオンの速度が高いから、上
記金属酸化物からなる保護膜の阻止作用が有効に利く。
よって、管壁の黒化を防止する。
According to the invention of claim 1, the amount of mercury enclosed is 0.1 to 3.0 mg / cc per unit volume, and the tube wall load is 10
In a so-called medium-pressure mercury discharge lamp that is lit at W / cm 2 or less, a transparent protective film made of metal oxide is formed on the inner surface of the arc tube, and this protective film prevents contact between mercury and quartz. However, mercury ions are prevented from being implanted into the lattice defects of quartz. In particular, in a medium-pressure class mercury discharge lamp with a relatively small amount of enclosed mercury, the average free path of mercury ions is long and the velocity of mercury ions is high. The action works effectively.
Therefore, the blackening of the tube wall is prevented.

【0015】請求項2の発明の場合も、発光管の内面に
水銀の打ち込みを防止する透光性保護膜を形成したか
ら、水銀イオンが石英の格子欠陥に打ち込まれるのを防
止し、管壁の黒化を防止する。
Also in the case of the second aspect of the invention, since the light-transmitting protective film for preventing the implantation of mercury is formed on the inner surface of the arc tube, it is possible to prevent the mercury ions from being implanted into the lattice defect of quartz, and the tube wall. To prevent blackening.

【0016】請求項3の発明によれば、透光性保護膜
を、元素周期表の4A族、3B族、2A族の中から選ば
れた酸化物であり、無色で無害な、酸化ジルコニウム、
酸化ハフニウム、酸化硼素、酸化アルミニウム、酸化マ
グネシウム、酸化カルシウムの少なくとも1種により形
成したから、これらの物質は水銀と石英の接触を効果的
に阻止し、水銀イオンが石英の欠陥格子に打ち込まれる
のを防止する。しかも、無色で無害であるから紫外線の
透過に優れており、安心して使用できる。
According to the invention of claim 3, the light-transmitting protective film is zirconium oxide which is an oxide selected from the 4A group, 3B group and 2A group of the periodic table, and is colorless and harmless.
Formed with at least one of hafnium oxide, boron oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, and calcium oxide, these substances effectively block the contact between mercury and quartz, and mercury ions are implanted into the defect lattice of quartz. Prevent. Moreover, since it is colorless and harmless, it excels in transmitting ultraviolet rays and can be used with confidence.

【0017】請求項4の発明によれば、透光性保護膜の
膜厚を0.1μmないし2.5μmにしたから、水銀と
石英の接触を効果的に阻止し、水銀イオンが石英の欠陥
格子に打ち込まれるのを防止する。すなわち、透光性保
護膜の膜厚が0.1μm未満であると、保護膜としての
機能を満足せず、保護膜を形成する初期の目的が達成で
きず、また透光性保護膜の膜厚が2.5μmを越える
と、保護膜が無色といえども、紫外線の吸収率が高くな
り、紫外線の放射性能が低下し、また膜厚が厚くなると
剥がれ易くなる原因となる。
According to the invention of claim 4, since the thickness of the light-transmitting protective film is set to 0.1 μm to 2.5 μm, contact between mercury and quartz is effectively prevented, and mercury ions are defective in quartz. Prevents hitting the grid. That is, when the film thickness of the light-transmitting protective film is less than 0.1 μm, the function as the protective film is not satisfied, the initial purpose of forming the protective film cannot be achieved, and the film of the light-transmitting protective film is not achieved. When the thickness exceeds 2.5 μm, even though the protective film is colorless, the absorption rate of ultraviolet rays is high, the radiation performance of ultraviolet rays is deteriorated, and when the film thickness is large, peeling easily occurs.

【0018】請求項5の発明によれば、請求項1ないし
請求項4のいずれか1に記載の水銀放電灯と、この放電
灯を点灯させる点灯回路とを具備した水銀放電灯の点灯
装置であるから、管壁黒化が抑制され、紫外線照射維持
率の高い点灯装置を提供できる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a mercury discharge lamp lighting device comprising the mercury discharge lamp according to any one of the first to fourth aspects and a lighting circuit for lighting the discharge lamp. Therefore, it is possible to provide a lighting device in which the blackening of the tube wall is suppressed and the ultraviolet irradiation maintenance rate is high.

【0019】請求項6の発明によれば、請求項1ないし
請求項4のいずれか1に記載の水銀放電灯を光源とした
紫外線照射装置であるから、管壁黒化が抑制され、紫外
線照射維持率の高い紫外線照射装置を提供できる。
According to the invention of claim 6, since it is an ultraviolet irradiation device using the mercury discharge lamp according to any one of claims 1 to 4 as a light source, blackening of the tube wall is suppressed, and ultraviolet irradiation is carried out. An ultraviolet irradiation device having a high maintenance rate can be provided.

【0020】[0020]

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。図面は水の殺菌装置として用いられ
る紫外線照射装置を示すもので、図において1は光源と
なる水銀放電灯である。水銀放電灯1は、発光管10
と、これを包囲する外管20とで2重管構造をなしてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on an embodiment shown in the drawings. The drawing shows an ultraviolet irradiation device used as a water sterilization device, and in the drawing, 1 is a mercury discharge lamp as a light source. The mercury discharge lamp 1 includes an arc tube 10.
And the outer tube 20 surrounding the same forms a double tube structure.

【0021】発光管10は石英からなる細長いバルブ1
1の両端部に封止部12、12を形成してあり、これら
封止部12、12に電極13、13を封装して構成され
ている。発光管10内には、所定量の水銀と、アルゴン
等の希ガスが封入されている。水銀の封入量は、発光管
の内容積1cc当たり0.1〜3.0mgとされている。ま
た、この発光管10は定格点灯時の管壁負荷が10W/
cm2 以下で点灯されるようになっている。したがって、
この水銀放電灯は中圧クラスの水銀放電灯である。
The arc tube 10 is an elongated bulb 1 made of quartz.
Sealing portions 12 and 12 are formed at both ends of the electrode 1, and electrodes 13 and 13 are sealed in the sealing portions 12 and 12, respectively. The arc tube 10 is filled with a predetermined amount of mercury and a rare gas such as argon. The amount of mercury enclosed is 0.1 to 3.0 mg per 1 cc of the inner volume of the arc tube. Further, this arc tube 10 has a wall load of 10 W /
It is designed to be illuminated at cm 2 or less. Therefore,
This mercury discharge lamp is a medium pressure class mercury discharge lamp.

【0022】発光管10の内面には、透光性保護膜14
が形成されている。この透光性保護膜14は、元素周期
表の4A族、3B族、2A族の中から選ばれた酸化物で
あり、無色で無害な、酸化ジルコニウムZrO2 、酸化
ハフニウムHfO2 、酸化硼素BO2 、酸化アルミニウ
ムAl23 、酸化マグネシウムMgO、酸化カルシウ
ムCaOの少なくとも1種により形成されている。本例
では酸化アルミニウムAl23 を使用している。この
透光性保護膜14の膜厚tは、0.1μmないし2.5
μmに設定されている。
A transparent protective film 14 is formed on the inner surface of the arc tube 10.
Are formed. The light-transmitting protective film 14 is an oxide selected from the 4A group, 3B group and 2A group of the periodic table of elements, and is colorless and harmless, zirconium oxide ZrO 2 , hafnium oxide HfO 2 and boron oxide BO. 2 , aluminum oxide Al 2 O 3 , magnesium oxide MgO, and calcium oxide CaO. In this example, aluminum oxide Al 2 O 3 is used. The thickness t of the transparent protective film 14 is 0.1 μm to 2.5 μm.
It is set to μm.

【0023】具体例を示すと、定格入力5kWの水銀放
電灯の場合、発光管10の内径dは23mmであり、電極
間距離Lは1620mmであり、発光管10の放電空間に
面する表面積Sはほぼ1170cm2 であり、内容積は約
673ccである。
As a concrete example, in the case of a mercury discharge lamp having a rated input of 5 kW, the inner diameter d of the arc tube 10 is 23 mm, the distance L between the electrodes is 1620 mm, and the surface area S facing the discharge space of the arc tube 10 is S. Is about 1170 cm 2 and the internal volume is about 673 cc.

【0024】したがって、入力Wを表面積Sで除した管
壁負荷は4.27W/cm2 である。このような発光管1
0内には、水銀が670mg封入されており、したがって
単位容積当たり1.0mg/cc封入されている。
Therefore, the tube wall load obtained by dividing the input W by the surface area S is 4.27 W / cm 2 . Such an arc tube 1
670 mg of mercury is enclosed in 0, and thus 1.0 mg / cc is enclosed per unit volume.

【0025】このような発光管10は外管20に収容さ
れている。外管20は石英ガラスからなり、下端が閉塞
されているとともに、上端はステム21により封止され
ている。外管10内は真空または不活性ガスの雰囲気に
保たれている。
The arc tube 10 is housed in the outer tube 20. The outer tube 20 is made of quartz glass, and has a lower end closed and an upper end sealed by a stem 21. The inside of the outer tube 10 is maintained in a vacuum or an atmosphere of an inert gas.

【0026】上記ステム21には一対の導電性サポート
22a、22bが気密に貫通されている。これら導電性
サポート22a、22bには発光管ホルダー23、23
が電気絶縁して固定されており、これら発光管ホルダー
23、23に上記発光管10の両端部が機械的に取り付
けられている。
A pair of conductive supports 22a and 22b are hermetically penetrated through the stem 21. The conductive tube holders 23, 23 are attached to the conductive supports 22a, 22b.
Are electrically insulated and fixed, and both ends of the arc tube 10 are mechanically attached to the arc tube holders 23, 23.

【0027】そして、一方の電極13は導電線24aを
介して一方の導電性サポート22aに接続されており、
他方の電極13は導電線24bを介して他方の導電性サ
ポート22bに接続されている。これら一対の導電性サ
ポート22a、22bは、水銀放電灯1の外部で、安定
器を含む点灯回路25に接続されており、この点灯回路
25は電源26に接続されている。
The one electrode 13 is connected to the one conductive support 22a through the conductive wire 24a,
The other electrode 13 is connected to the other conductive support 22b via a conductive wire 24b. The pair of conductive supports 22a and 22b is connected to a lighting circuit 25 including a ballast outside the mercury discharge lamp 1, and the lighting circuit 25 is connected to a power supply 26.

【0028】このような構造の水銀放電灯1は、処理し
ようとする液2が流れている光化学反応槽3に浸漬され
る。この場合、光化学反応槽3には、冷却管ジャケット
4が浸漬されており、上記水銀放電灯1はこの冷却管ジ
ャケット4に収容されて使用される。
The mercury discharge lamp 1 having such a structure is immersed in the photochemical reaction tank 3 in which the liquid 2 to be treated flows. In this case, the cooling tube jacket 4 is immersed in the photochemical reaction tank 3, and the mercury discharge lamp 1 is housed in the cooling tube jacket 4 for use.

【0029】このような構成の光化学反応装置およびこ
の光源として用いられる紫外線放出用水銀放電灯の作用
を説明する。水銀放電灯1を点灯すると発光管10内に
封入した水銀が蒸発し、この水銀原子が電離および励起
されることにより紫外線を放出する。この紫外線は発光
管10および外管20を透過し、冷却管ジャケット4を
透過して光化学反応槽3内の処理しようとする液2を照
射する。よって、水2の殺菌、浄化が促される。
The operation of the photochemical reaction device having such a structure and the mercury discharge lamp for emitting ultraviolet light used as the light source will be described. When the mercury discharge lamp 1 is turned on, the mercury enclosed in the arc tube 10 evaporates, and the mercury atoms are ionized and excited to emit ultraviolet rays. The ultraviolet rays pass through the arc tube 10 and the outer tube 20, pass through the cooling tube jacket 4, and irradiate the liquid 2 to be treated in the photochemical reaction tank 3. Therefore, the sterilization and purification of the water 2 is promoted.

【0030】上記水銀放電灯1は、発光管10の内面に
無色、無害の金属酸化物からなる透光性保護膜14を形
成したから、この保護膜15が水銀と石英からなるバル
ブ11との接触を阻止し、水銀イオンが石英の格子欠陥
に打ち込まれるのを防止する。
In the mercury discharge lamp 1, since the transparent protective film 14 made of colorless and harmless metal oxide is formed on the inner surface of the arc tube 10, the protective film 15 is composed of the bulb 11 made of mercury and quartz. Prevents contact and prevents mercury ions from being driven into the lattice defects of quartz.

【0031】特に、単位容積当たり0.1〜3.0mg/c
c であり、かつ管壁負荷が10W/cm2 以下で点灯され
るいわゆる中圧クラスと言われている水銀放電灯におい
ては、点灯中の水銀蒸気圧が高圧水銀放電灯に比べて低
く、水銀イオンの平均自由行程が大きくて水銀イオンの
速度が早いから、水銀イオンが石英の格子欠陥に打ち込
まれる割合が大きく、早期黒化を発生し易いが、上記の
ように金属酸化物からなる透光性保護膜14を設けたこ
とにより、この保護膜14が水銀イオンの石英への打ち
込みを阻止し、黒化の発生を抑制する。
Particularly, 0.1 to 3.0 mg / c per unit volume
In a mercury discharge lamp that is c and that is lit at a tube wall load of 10 W / cm 2 or less, the so-called medium pressure class mercury discharge lamp has a lower mercury vapor pressure during lighting than the high pressure mercury discharge lamp and Since the mean free path of ions is large and the velocity of mercury ions is fast, the ratio of mercury ions being driven into quartz lattice defects is large and premature blackening is likely to occur. Since the protective film 14 is provided, the protective film 14 prevents the implantation of mercury ions into quartz and suppresses the occurrence of blackening.

【0032】透光性保護膜14としては、酸化ジルコニ
ウム、酸化ハフニウム、酸化硼素、酸化アルミニウム、
酸化マグネシウム、酸化カルシウムの少なくとも1種に
より形成されているから、これら物質は水銀と石英の接
触を効果的に阻止することができる。
As the light-transmitting protective film 14, zirconium oxide, hafnium oxide, boron oxide, aluminum oxide,
Since these substances are formed of at least one of magnesium oxide and calcium oxide, these substances can effectively prevent the contact between mercury and quartz.

【0033】また、透光性保護膜14の膜厚tは、0.
1μmないし2.5μmとしたから、水銀と石英の接触
を効果的に阻止する。透光性保護膜14の膜厚tが0.
1μm未満であると、保護膜としての機能を満足せず、
保護膜を設ける初期の目的が達成できず、また保護膜の
膜厚tが2.5μmを越えると、保護膜が紫外線を吸収
して紫外線放射性能が低下し、かつ膜厚が厚くなると剥
がれ易くなるなどの不具合を生じる。このようなことか
ら、実施例のような透光性保護膜15を設けると、管壁
の黒化を防止し、紫外線の透過が邪魔されず、長期に亘
り紫外線照射維持率を高く保つことができる。
The film thickness t of the translucent protective film 14 is 0.
Since the thickness is 1 μm to 2.5 μm, the contact between mercury and quartz is effectively prevented. The film thickness t of the translucent protective film 14 is 0.
When it is less than 1 μm, the function as a protective film is not satisfied,
If the initial purpose of providing the protective film cannot be achieved, and if the film thickness t of the protective film exceeds 2.5 μm, the protective film absorbs ultraviolet rays and the ultraviolet radiation performance deteriorates, and when the film thickness becomes thick, it easily peels off. It causes problems such as becoming. For this reason, when the translucent protective film 15 as in the embodiment is provided, the blackening of the tube wall is prevented, the transmission of ultraviolet rays is not hindered, and the ultraviolet irradiation maintenance rate can be kept high for a long period of time. it can.

【0034】図2は、透光性保護膜15として、膜厚t
を1.0μmとした酸化アルミニウムAl23 を使用
した場合の定格入力5kWの水銀放電灯について、紫外
線照射維持率を測定した結果を示すものである。透光性
保護膜15を形成したランプは、点灯1000時間経過
しても80%以上の紫外線照射維持率を保つが、透光性
保護膜15を形成しないランプは、早期の黒化が発生す
ることが原因して点灯5000時間経過すると紫外線照
射維持率が50%以下に低下し、10000時間後では
紫外線照射維持率が30%以下に落ちる。したがって、
透光性保護膜15の有効性が確認できた。
FIG. 2 shows the film thickness t as the translucent protective film 15.
2 shows the results of measuring the ultraviolet irradiation maintenance rate of a mercury discharge lamp with a rated input of 5 kW when using aluminum oxide Al 2 O 3 having a thickness of 1.0 μm. The lamp having the translucent protective film 15 maintains the ultraviolet irradiation maintenance rate of 80% or more even after 1000 hours of lighting, but the lamp not having the translucent protective film 15 causes early blackening. Due to this, after 5000 hours of lighting, the UV irradiation maintenance rate drops to 50% or less, and after 10,000 hours, the UV irradiation maintenance rate drops to 30% or less. Therefore,
The effectiveness of the translucent protective film 15 was confirmed.

【0035】そして、このような水銀放電灯1と点灯回
路25とを備えた水銀放電灯の点灯装置であれば、長期
に亘り管壁黒化が抑制され、紫外線照射維持率を高く保
つことができる。
In the mercury discharge lamp lighting device including the mercury discharge lamp 1 and the lighting circuit 25, the blackening of the tube wall can be suppressed for a long period of time, and the ultraviolet irradiation maintenance rate can be kept high. it can.

【0036】また、このような水銀放電灯1を光源とし
た紫外線照射装置は、長期に亘り管壁黒化が抑制され、
紫外線照射維持率の高い紫外線照射装置を提供できる。
なお、上記実施例では外管20を備えた2重管構造の水
銀放電灯1を、冷却管ジャケット4に収容した構造の例
で説明したが、外管20や冷却管ジャケット4は必ずし
も必要なものではなく、例えば外管20を省略し発光管
を直接冷却管ジャケット4に収容した構造であってもよ
く、または冷却管ジャケット4を省略し、外管20が直
接水に接触するように水中に浸漬した構造であってもよ
い。また、本発明の水銀放電灯は、紫外線照射装置に適
用することには限らず、一般照明用の水銀放電灯であっ
ても実施可能である。
Further, in the ultraviolet irradiation device using such a mercury discharge lamp 1 as a light source, blackening of the tube wall is suppressed for a long period of time,
An ultraviolet irradiation device having a high ultraviolet irradiation maintenance rate can be provided.
In the above embodiment, the mercury discharge lamp 1 having a double tube structure including the outer tube 20 is described as an example of the structure housed in the cooling tube jacket 4, but the outer tube 20 and the cooling tube jacket 4 are not always necessary. For example, the outer tube 20 may be omitted and the arc tube may be directly housed in the cooling tube jacket 4, or the cooling tube jacket 4 may be omitted and the outer tube 20 may be directly contacted with water. It may be a structure dipped in. Further, the mercury discharge lamp of the present invention is not limited to being applied to an ultraviolet irradiation device, and can be implemented by a mercury discharge lamp for general lighting.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、水銀封入量が単位容積当たり0.1〜3.0mg/c
c であり、管壁負荷が10W/cm2 以下で点灯される、
いわゆる中圧水銀放電灯において、水銀イオンの平均自
由行程が大きくて水銀イオンの速度が早いから早期黒化
を発生し易い傾向にあるが、発光管の内面に金属酸化物
からなる透光性保護膜を形成したから、この透光性保護
膜が水銀と石英の接触を阻止し、水銀イオンが石英の格
子欠陥に打ち込まれるのを防止する。したがって、管壁
黒化の発生が抑止され、長期に亘り高い紫外線放射性能
を維持することができ、寿命特性が向上する。
As described above, according to the invention of claim 1, the amount of mercury enclosed is 0.1 to 3.0 mg / c per unit volume.
c, and the wall load is turned on at 10 W / cm 2 or less,
In so-called medium-pressure mercury discharge lamps, the mean free path of mercury ions is large and the velocity of mercury ions is fast, which tends to cause premature blackening. Since the film is formed, this light-transmitting protective film prevents contact between mercury and quartz and prevents mercury ions from being implanted into lattice defects of quartz. Therefore, the blackening of the tube wall is suppressed, high ultraviolet radiation performance can be maintained for a long time, and the life characteristics are improved.

【0038】請求項2の発明の場合も、発光管の内面に
水銀の打ち込みを防止する透光性保護膜を形成したか
ら、水銀イオンが石英の格子欠陥に打ち込まれるのを防
止し、管壁黒化が防止される。
Also in the case of the second aspect of the present invention, since the light-transmitting protective film for preventing the implantation of mercury is formed on the inner surface of the arc tube, it is possible to prevent mercury ions from being implanted into the lattice defects of quartz and to prevent the tube wall. Blackening is prevented.

【0039】請求項3の発明によれば、透光性保護膜
を、元素周期表の4A族、3B族、2A族の中から選ば
れた酸化物であり、無色で無害な、酸化ジルコニウム、
酸化ハフニウム、酸化硼素、酸化アルミニウム、酸化マ
グネシウム、酸化カルシウムの少なくとも1種により形
成したから、これらの物質は水銀と石英の接触を効果的
に阻止し、水銀イオンが石英の欠陥格子に打ち込まれる
のを防止する。しかも、無色で無害であるから紫外線の
透過に優れており、安心して使用できる。
According to the invention of claim 3, the light-transmitting protective film is zirconium oxide, which is an oxide selected from the 4A group, the 3B group and the 2A group of the periodic table, and is colorless and harmless.
Formed with at least one of hafnium oxide, boron oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, and calcium oxide, these substances effectively block the contact between mercury and quartz, and mercury ions are implanted into the defect lattice of quartz. Prevent. Moreover, since it is colorless and harmless, it excels in transmitting ultraviolet rays and can be used with confidence.

【0040】請求項4の発明によれば、透光性保護膜の
膜厚を0.1μmないし2.5μmにしたから、水銀と
石英の接触を効果的に阻止し、水銀イオンが石英の欠陥
格子に打ち込まれるのを防止する。すなわち、透光性保
護膜の膜厚が0.1μm未満であると、保護膜としての
機能を満足せず、保護膜を形成する初期の目的が達成で
きず、また透光性保護膜の膜厚が2.5μmを越える
と、保護膜が無色といえども、紫外線の吸収率が高くな
り、紫外線の放射性能が低下し、また膜厚が厚くなると
剥がれ易くなる原因となる。
According to the fourth aspect of the invention, since the thickness of the light-transmitting protective film is 0.1 μm to 2.5 μm, the contact between mercury and quartz is effectively prevented, and the mercury ions are defective in quartz. Prevents hitting the grid. That is, when the film thickness of the light-transmitting protective film is less than 0.1 μm, the function as the protective film is not satisfied, the initial purpose of forming the protective film cannot be achieved, and the film of the light-transmitting protective film is not achieved. When the thickness exceeds 2.5 μm, even though the protective film is colorless, the absorption rate of ultraviolet rays is high, the radiation performance of ultraviolet rays is deteriorated, and when the film thickness is large, peeling easily occurs.

【0041】請求項5の発明によれば、請求項1ないし
請求項4のいずれか1に記載の水銀放電灯と、この放電
灯を点灯させる点灯回路とを具備した水銀放電灯の点灯
装置であるから、管壁黒化が抑制され、紫外線照射維持
率の高い点灯装置を提供できる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a mercury discharge lamp lighting device comprising the mercury discharge lamp according to any one of the first to fourth aspects and a lighting circuit for lighting the discharge lamp. Therefore, it is possible to provide a lighting device in which the blackening of the tube wall is suppressed and the ultraviolet irradiation maintenance rate is high.

【0042】請求項6の発明によれば、請求項1ないし
請求項4のいずれか1に記載の水銀放電灯を光源とした
紫外線照射装置であるから、管壁黒化が抑制され、紫外
線照射維持率の高い紫外線照射装置を提供できる。
According to the invention of claim 6, since it is an ultraviolet irradiation device using the mercury discharge lamp according to any one of claims 1 to 4 as a light source, the blackening of the tube wall is suppressed and the ultraviolet irradiation is carried out. An ultraviolet irradiation device having a high maintenance rate can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示し、水の殺菌装置に用い
た水銀放電灯の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a mercury discharge lamp used in a water sterilizer according to an embodiment of the present invention.

【図2】点灯時間と紫外線放射維持率との関係を示す特
性図。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between lighting time and ultraviolet radiation maintenance factor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…水銀放電灯 2…処理液 3…光化学反応槽 4…冷却管ジャケッ
ト 10…発光管 11…バルブ 12…封止部 13…電極 14…透光性保護膜 20 外管 22a、22b…サ
ポート 23…発光管ホルダー 25…点灯回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mercury discharge lamp 2 ... Treatment liquid 3 ... Photochemical reaction tank 4 ... Cooling tube jacket 10 ... Arc tube 11 ... Valve 12 ... Sealing part 13 ... Electrode 14 ... Translucent protective film 20 Outer tubes 22a, 22b ... Support 23 … Arc tube holder 25… Lighting circuit

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電極を封装した石英製の発光管に、水銀
が単位容積当たり0.1〜3.0mg/cc の範囲で封入さ
れ、かつ管壁負荷が10W/cm2 以下で点灯される水銀
放電灯において、 発光管の内面に、金属酸化物からなる透光性保護膜が形
成されていることを特徴とする水銀放電灯。
1. A quartz arc tube in which electrodes are sealed is filled with mercury in a range of 0.1 to 3.0 mg / cc per unit volume, and the tube wall load is turned on at 10 W / cm 2 or less. The mercury discharge lamp is characterized in that a light-transmitting protective film made of a metal oxide is formed on the inner surface of the arc tube.
【請求項2】 電極を封装した石英製の発光管に、水銀
が単位容積当たり0.1〜3.0mg/cc の範囲で封入さ
れ、かつ管壁負荷が10W/cm2 以下で点灯される水銀
放電灯において、 発光管の内面に、水銀の打ち込みを防止する透光性保護
膜が形成されていることを特徴とする水銀放電灯。
2. A quartz arc tube having electrodes sealed therein, in which mercury is enclosed in a range of 0.1 to 3.0 mg / cc per unit volume, and a tube wall load is turned on at 10 W / cm 2 or less. The mercury discharge lamp is characterized in that a light-transmitting protective film for preventing implantation of mercury is formed on the inner surface of the arc tube.
【請求項3】 上記透光性保護膜は、元素周期表の4A
族、3B族、2A族の中から選ばれた無色で無害な酸化
物であるところの酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、
酸化硼素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化
カルシウムの少なくとも1種からなることを特徴とする
請求項1または請求項2に記載の水銀放電灯。
3. The transparent protective film is 4A of the periodic table of elements.
Zirconium oxide, hafnium oxide, which is a colorless and harmless oxide selected from Group 3B, 2A
The mercury discharge lamp according to claim 1 or 2, comprising at least one of boron oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, and calcium oxide.
【請求項4】 上記透光性保護膜は、膜厚が0.1μm
ないし2.5μmであることを特徴とする請求項1ない
し請求項3のいずれか1に記載の水銀放電灯。
4. The transparent protective film has a thickness of 0.1 μm.
To 2.5 μm, the mercury discharge lamp according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれか1に
記載の水銀放電灯と、この放電灯を点灯させる点灯回路
と、を具備したことを特徴とする水銀放電灯の点灯装
置。
5. A lighting device for a mercury discharge lamp, comprising: the mercury discharge lamp according to claim 1; and a lighting circuit for lighting the discharge lamp.
【請求項6】 請求項1ないし請求項4のいずれか1に
記載の水銀放電灯を光源として用いたことを特徴とする
紫外線照射装置。
6. An ultraviolet irradiation device comprising the mercury discharge lamp according to any one of claims 1 to 4 as a light source.
JP26041994A 1994-10-25 1994-10-25 Mercury vapor electric discharge lamp and lighting device therefor, and ultraviolet irradiation device using the lamp and device Pending JPH08124526A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007518236A (en) * 2004-01-15 2007-07-05 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ High pressure mercury vapor lamp

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