JPS61208743A

JPS61208743A - 紫外線処理装置

Info

Publication number: JPS61208743A
Application number: JP4997385A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Yada; 矢田　正明
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-03-13
Filing date: 1985-03-13
Publication date: 1986-09-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、マイクロ波により無電極ランプを放電させ、
この放電により放射される紫外線によって化学的あるい
は物理的な処理を施す紫外線処理装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

例えば、上下水の浄化処理、あるいは半導体製造に使用
される超純水の製造技術などでは、水中の雑菌を殺菌（
滅菌）するため、水に紫外線を照射することがおこなわ
れている。また、ばっき処理槽などから排出される空気
中に含まれる雑菌の殺菌、脱臭のために、この排出空気
に紫外線を照射することも採用されている。ざらには、
紫外線を利用してインク乾燥などの物理的処理あるいは
化学的処理を施すことも考えられている。

このような紫外線処理のために使用される紫外線発光源
として、従来、高出力水銀ランプが用いられてきた。高
出力水銀ランプはその出力を上げようとすると、電極間
距離を大きくしたり、発光管の径を太くする必要があり
、ランプの大形化、つまり紫外線発光源の大形化が余儀
無くされる。

また、安定器などのランプ付属設備も大形化する。

しかも、高出力水銀ランプは、電極材料の蒸発に起因す
るランプ発光管の黒化を生じるのでランプ寿命が短いと
いう欠点がある。

このような欠点を解消する紫外線光源として、近時、マ
イクロ波により放電プラズマを発生させて発光させる無
電極ランプを用いたマイクロ波放電光源装置が開発され
つつある。

このものは、マイクロ波発振器より発生されたマイクロ
波を、たとえば導波管により無電極ランプの近くまで導
き、この導波管の上記無電極ランプ近傍に形成した開口
部に金属導体よりなるアンテナを挿通させ、このアンテ
ナの上記導波管外に導出された端部に上記無電極ランプ
を被冠して構成されている。

このような構成のマイクロ波放電光源装置は、マイクロ
波発振器で発生されたマイクロ波を導波管によってアン
テナまで伝送し、このアンテナで捕えたマイクロ波を無
電極ランプに照射し、これにより無電極ランプ内にプラ
ズマ放電を発生させ、封入した水銀や封入ガスを励起さ
せて紫外線を放出するようになっている。

このような無電極ランプは、マイクロ波により水銀や封
入ガスを励起させるものであるため、紫外線の出力効率
が高く、小形化が可能であるとともに、電極を持たない
から長寿命であるなどの利点がある。

したがって、上記無電極ランプから照射される紫外線を
、被照射物に浴びせるようにすれば、小形で高効率な紫
外線処理装置が得られることになる。

（背景技術の問題点〕ところで、水銀における紫外線波長２５３．７ｎｍの変
換効率は、点灯中水銀蒸気圧が　６×１０°３ＴＯｒｒ
で最高になることが知られており、このため、点灯中無
電極ランプの最冷部温度を４０°Ｃに保つことが理想と
されている。

しかしながら、無電極ランプの周囲温度が低い場合、無
電極ランプの始動が不確実となったり、始動するまでの
時間や始動から安定するまでの時間が長くなったり、ざ
らには紫外線放射効率の低下を招く。

水銀における紫外線波長２５３．７ｎｍの変換効率を高
くするためには、低圧放電を採用することが有効である
。なぜなら、高圧放電の場合は水銀蒸気の自己吸収作用
が大きいため紫外線波長２５３．７ｎｍの出力が低下す
るためである。したがって、ランプ内の水銀蒸気圧を低
く抑えることが有効となる。

しかしながら、ランプ内の水銀量を少なくすると、マイ
クロ波放電が発生しがたくなる欠点がある。しかもこれ
はランプ容積が増す程大きくなる傾向にある。

特に、被照射物が液体や気体であって、無電極ランプを
処理すべき液体や気体の流れの中にざらした場合、この
流体によって無電極ランプが強制冷却されるため、ラン
プの最冷部温度が低くなってしまう。ざらに無電極ラン
プを水などの冷たい流体の中に浸漬して用いる場合には
、最冷部温度の上昇が望めない。したがってこのような
場合には上記の欠点は極めて著しくなる。

〔発明の目的〕

本発明は上述の事情に基づきなされたもので、その目的
とするのは、周囲温度が低かったり、最冷部温度の上昇
が望めない条件下であっても、確実な始動ができるとと
もに、紫外線波長２５３゜７ｎｍの変換効率を高くする
ことができる紫外線処理装置を提供しようとするもので
ある。

（発明の概要〕本発明は上記目的を達成するため、マイクロ波により放
電される無電極ランプに磁界を与えるようにしたもので
あり、上記無電極ランプの放電空間に磁界を与えると電
子のサイクロトロン運動を誘引して放電のきっかけがで
きるため始動が容易になるとともに、放電中ではマイク
ロ波の吸収率が上昇して水銀の励起が活発になり、紫外
線波長２５３．７ｎｍの変換効率が高くなるようにした
ものでおる。

〔発明の実施例〕

、以下本発明について、図示の一実施例にもとづき説明
する。

図面は水の殺菌処理装置に適用した例を示し、１はマイ
クロ波を伝送する導波管（伝送照射手段）である。この
導波管１は両端が閉塞された断面長方形の角筒をなして
いる。

導波管１の一端には、マイクロ波を発生する発振器、す
なわちマグネトロン２が金属ガスケット４を介して設置
されている。マグネトロン２のマイクロ波発振部３は、
導波管１に導入されている。

マグネトロン２は、マグネトロン電源５に接続されてい
る。

導波管１の他端には一側面に位置して、マイクロ波を通
過させるに充分な大きざの径、たとえば導波管１の縦幅
と略同等の径をもつ円形の開口部６が開設されている。

この開口部６の中心部には、アンテナ７　（伝送照射手
段）が挿通されている。

アンテナ７は、フッ素樹脂またはアルミナセラミックス
等の絶縁体よりなる支持板８を介して導波管１に固定さ
れている。このアンテナ７は、銅などの金属導体によっ
て形成されており、導波管１の外側に向かって一定の長
さで突出されているとともに、導波管１の内側に向かっ
ても一定の長さで突出されている。

上記導波管１の外側に向かって突出されたアンテナ７の
外周には、無電極ランプ９が被冠されている。無電極ラ
ンプ９は、図示の下端が閉塞された筒形の内側ガラスチ
ューブ１０と、この内側ガラスチューブ１０の外側にこ
の内側ガラスチューブ１０を覆って設けられた外側ガラ
スチューブ１１とを備え、これら内、外ガラスチューブ
ｉｏ、　１ｉ間に気密の放電空間１２を構成している。

この放電空間１２内には、水銀と、アルゴンなどの希ガ
スが封入されている。

このような無電極ランプ９は、固定具１３を介して前記
支持板８に取着されており、この場合、内側ガラスチュ
ーブ１０の内部中心線上に上記アンテナ７が収容されて
いる。

このような無電極ランプ９は、容器１５内に収容されて
いる。容器１５は、非磁気遮蔽材料により構成されてお
り、図示上端は０リング１６を介して支持板８に液密に
取付られているとともに、下端にはＯリング１７を介し
てカバー１８が液密に取着されている。このため、容器
１５は、内部に上記無電極ランプ９を収容した処理室１
９を構成している。

容器１５には上記処理室１９に連なる流入口２０および
流出口２１が開口されている。流入口２０は、流量計２
２、ポンプ２３を介して水源２４に接続されており、ま
た、流出口２１は処理された水を使用する使用箇所（図
示しない）に接続されている。

しかして、容器１５の外周囲には容器１５を取り囲むよ
うにして電磁石２５が配置されている。この電磁石２５
は交流電源２６に接続されている。

このような構成の作用について説明する。

マグネトロン２のマイクロ波発振部３から発振されたマ
イクロ波は、導波管１内を伝送されてアンテナ７に達す
る。アンテナ７に達したマイクロ波は、このアンテナ７
を通じて無電極ランプ９の内側に放射される。したがっ
て、無電極ランプ９の放電空間１２内に封入されている
水銀や希ガスが励起されてプラズン放電を発生し、この
放電により発生する紫外線はランプ９の外方、すなわち
容器１５内の処理室１９に放射される。

一方、ポンプ２３により水源２４から汲み上げた水は流
量計２２、流入口２０を通じて処理室１９内に導入され
る。処理室１９内では無電極ランプ９から紫外線が放出
されているので、処理室１９内の水は紫外線の照射を浴
び、紫外線の殺菌作用により殺菌される。そして、殺菌
処理の終えた水は流出口２１より排出される。

ところで、無電極ランプ９にマイクロ波を伝送すると同
時に、電磁石２５に交流電源２６を印加すると、この電
磁石２５によって、無電極ランプ９の放電空間１２内に
交流電磁界が発生する。この交流電磁界は無電極ランプ
９の放電空間１２内の電子にサイクロトロン運動を発生
させ、したがって、放電のきっかけとなる放電の種の発
生チャンスを多くするから、始動を促し、放電開始が容
易になる。

しかも放電中にあっては、交流電磁界の作用によりアン
テナ７から伝送されてくるマイクロ波の吸収率が上昇し
、このため水銀の励起が活発になり、水の中に浸漬され
ていることにより最冷部温度が上昇しなくても、紫外線
波長２５３．７ｎｍの変換効率がきわめて高くなる。

この結果、紫外線の出力が高くなるので水の殺菌能力が
向上し、また、能力に比して装置全体を小形化できる。

なお、上記実施例では水の殺菌浄化の場合について説明
したが、この発明は上記実施例に限らず、その他の液体
、あるいは空気を始めとするガス体の殺菌、脱臭処理、
またはインク乾燥処理などに実施できる。

また、上記実施例では、ｉｔａ石２５を容器１５の外周
囲に配置した構造について説明したが、防水、絶縁処理
をした電磁石２５を無電極ランプ９の周囲に設置するよ
うにしてもよい。

ざらにアンテナ７は、上記実施例のごとく無電極ランプ
９の内側ガラスチューブ１０内に挿通させたものに限ら
ず、例えば一般照明用けい光ランプと同様な外形をもつ
無電極ランプの外側に添設するようなものであってもよ
く、アンテナや無電極ランプの形状には制約されない。

ざらにまた、マイクロ波の伝送照射手段として導波管と
アンテナを使用したが、導波管の代わりに同軸ケーブル
を用いても良く、かつアンテナの代わりに空洞共娠器を
用いるようにしてもよい。

（発明の効果〕以上説明したように本発明によれば、マイクロ波により
放電される無電極ランプに磁界を与えるようにしたから
、この磁界により無電極ランプ内で電子のサイクロトロ
ン運動を誘引して放電のきっかけができるため、始動が
容易かつ確実になるとともに、放電中ではマイクロ波の
吸収率が上昇して水銀の励起が活発になり、紫外線波長
２５３゜７ｎｍの変換効率が高くなる。

電光源を用いた水の殺菌処理装置の説明図である。

１・・・導波管（伝送照射手段）、２・・・マグネトロ
ン、６・・・開口部、７・・・アンテナ（伝送照射手段
）、９・・・無電極ランプ、１５・・・容器、１９・・
・処理室、２０・・・流入口、２１・・・流出口、２５
・・・電磁石。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マイクロ波発振器と、マイクロ波を受けることに
より内部に封入された水銀が励起されて紫外線を発する
無電極ランプと、上記マイクロ波発振器により発生した
マイクロ波を上記無電極ランプに伝送照射する手段と、
上記無電極ランプから放射される紫外線を被照射物に照
射する処理室とを具備する紫外線処理装置において、上
記無電極ランプに磁界を与える磁場発生装置を備えたこ
とを特徴とする紫外線処理装置。
（２）前記被照射物は流体であり、前記無電極ランプは
この流体に接触されることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の紫外線処理装置。