JPS63133443A - 水冷式放電ランプ - Google Patents

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】 ［発明の属する技術分野］ 本発明は、電子部品、光学部品及び半導体素子等に付着
している有機物を紫外線照射によるオゾン発生を利用し
て水と炭酸ガスに分解し、洗浄するために用いられる水
冷式放電ランプ、又は反応気体を光化学的に分解して薄
膜を堆積させ、集積回路基板を製作するために用いられ
る水冷式放電ランプ、あるいは食品業界等での食品、包
装材等の殺菌に用いられる水冷式放電ランプの改良に関
する。

［従来技術とその問題点］ 従来、紫外線有機物分解装置等に用いられる放電ランプ
は、紫外線領域の中でもより短波長である２５４ｎｍ及
び１８５ｎｍの波長を効率よく放射する低圧水銀ランプ
が用いられている。

そして、このようなランプの発光管のランプ負荷は、電
極間距離ＩＣｌ１ｃｍ当り０．１−０．５ｗ程度の管入
力であった。

ところで、最近上記のような用途に用いる放電ランプの
大量生産、高能力反応分解の信頼性の向上等が必要とな
り、これら放電ランプの高出力化が求められている。し
かし従来の低圧水銀ランプは、ただ単に入力を増加させ
ても、第１図実線ａに示すように紫外線出力は増加せず
、逆に下がってしまう。これは、低圧水銀ランプの入力
を増加させると発光管管壁温度が上昇し、低圧水銀ラン
プの最適蒸気圧であるｌＸｌ０−”〜１×１０″″’Ｔ
ｏｒｒよりも蒸気圧が上がってしまうからである。そこ
で、管入力を増加させても発光管管壁温度を最適温度に
制御することが必要となる。

そこで、第２図及び第３図に示すような放電ランプが提
案されている。第２図において、２１は両端に電極２２
ａ、２２ｂを封着したほぼＵ字形の発光管で、該発光管
の端部の発光管封止部２３ａ２３ｂは断面はぼ円形に形
成されている。該封止部には、前記電極の周辺部を覆う
ように箱状に形成した一対の熱伝導性の良好な金属性ブ
ロック体２４ａ、２４ｂが嵌合するように設けられてい
る。又、一方の金属性ブロック２４ａにはコ字状の冷却
水通路２５が貫通されており、注水口２６ａより冷却水
を注入し前記電極周辺部外面を冷却した後、排水口２６
ｂより排出して管壁温度を制御している。

しかし、この放電ランプでは前記発光管封止部に一対の
金属性ブロック体を気密に嵌合することは、各々の材質
がガラスと金属であるため、困難を伴うことが多い。又
、前記嵌合部にガラスウール等の緩衝材を介在させるこ
とがあるが一般に緩衝材は熱伝導性が悪く、電極周辺部
外面への冷却能力が低下する。

更に、前記発光管封止部の温度は均一にしなければ、発
光管内に封入した水銀が移動し、点灯中発光ムラが生じ
ることが多い。しかも、前記発光管はＵ字管よりなるの
でランプを垂直点灯する場合１発光管端部の温度バラン
スがくずれ前記同様に水銀が移動し発光ムラが生ずるの
で点灯方向は水平点灯に制限されるという欠点がある。

次に、第３図に示す放電ランプは、紫外線を放射する発
光管３１を紫外線透過性の水冷ジャケット３２内に収納
し、該水冷ジャケット内を通過する冷却水３３にて発光
管を直接冷却するようにしたものである。

しかし、この放電ランプにおいては、発光管に直管形の
ものを使用できるので点灯方向は自在である反面、冷却
水に含まれる金属イオン、有機物等が発光管の表面に付
着しやすく、このため紫外線の放射を妨げることがある
。そこで、冷却水として前記不純物を除去した純水を通
過循環させればよいが、この放電ランプを装着した器具
本体を含む紫外線照射装置と接続する冷却水循環経路中
に純水精製装置を別途設ける必要があり、高価となり、
しかも保守点検が困難である。更に、純水においては短
波長の紫外線（例えば、水銀の波長である１８５ｎｍ）
は、水層厚１ａＩ＋にて１０％程度しか透過せず、発光
管からの紫外線放射を有効に利用できないという欠点が
ある。

［発明の目的コ 本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので。

直管状発光管の両端電極部外周を水冷ジャケット内に収
納すると共に、該ジャケット内を通過する冷却水の水温
を３０〜６０℃に選定することにより、紫外線出力の高
出力化に伴う諸問題を解決し、半導体製造分野あるいは
食品包装殺菌分野等で用いられるのに最適な水冷式放電
ランプを提供することを目的とする。

［発明の構成及び作用］ 以下、本発明を図示の実施例に基づき説明する。

第４図は、本発明に係る水冷式放電ランプの一部縦断側
面図であり１図中１は、紫外線を放射する低圧水銀ラン
プの発光管であり、高純度石英ガラス、合成石英ガラス
等の紫外線透過率のよい材質で作られており、その両端
には、電極２　ａ、２　ｂが封着され、内部には適量の
水銀と不活性ガスが封入されている。３　ａ、３　ｂは
該発光管の両端電極周辺外周部を冷却するために用いら
れる水冷ジャケットであり、紫外線透過性の硬質ガラス
等で作られる。又４　ａ、５　ａは該水冷ジャケットの
注水口であり、４　ｂ、５　ｂは同じく排水口である。

そして冷却水６は注水口より注入され、前記発光管両端
の電極周辺部外面を直接冷却した後、排水口より排出さ
れる。

なお、水冷ジャケットの端部は、発光管と直接溶着する
ことにより一体的に形成されている。

又、冷却水の平均水温は３０〜６０℃の範囲内に選定す
る必要がある。

これは、第５図に示すように２５４止の紫外線波長域を
主体として利用する場合は、その水温を３０〜５０℃に
、又１８５ｎｍの紫外線波長域を主体として利用する場
合は、その水温を４０〜６０’Ｃに設定すれば、効率的
な紫外線出力を得ることができる。前記範囲外の場合は
、低温側及び高温側のいずれに外れても波長域２５４ｎ
Ｉ１ｃｍの出力及び１８５ｎｍの出力は低下し、所期の
目的を達成できない。

次に、発光管１の中央部１ａの表面温度を前記冷却水温
度である３０〜６０℃以上で、かつ、１５０℃以下とす
るのは冷却水温度の下限値未満の場合には、発光管に封
入された水銀の水銀蒸気圧は冷却水温度による水銀蒸気
圧よりも低くなることにより、最適水銀蒸気圧を得るこ
とができない。逆に１５０℃を超えた場合には、前記中
央部の発光部に水銀蒸気が拡散できないために発光強度
が著しく低下してしまう。

更に、電極間距離１０当りの管入力を３〜１２ｗとする
のは、第１図の実線すに示すように３Ｗ未満の場合は本
発明に係るような冷却構造を用いる必要はなく、１２ｗ
を超えた場合には９、水銀蒸気圧が高くなり過ぎ２５４
ｎｍ及び１８５ｎｍの出力が充分に得られない。

なお、冷却水の温度を制御するには循環経路中にクーラ
ー、ラジェータ等の温度制御装置を設ければ良い。又発
光管の温度を制御するには、空冷又は水冷式の冷却構造
を有する紫外線照射器を使用すればよい。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明に係る水冷式放
電ランプは、直管形ランプとすることによりその点灯方
向に制限を受けることなく、紫外線出力の高出力化を実
現できる。又、水冷ジャケット内を循環する冷却水によ
る出力の減衰も生じず、冷却水として純水を使用する必
要もないので、循環経路に高価なステンレス等の配管材
を使用する必要もなく、コスト減となる等の利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はランプ負荷と紫外線出力との関係を示す図、第
２図は従来の放電ランプを示す図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は側面図、第３図は従来の放電ランプを示す
一部縦側断面図、第４図は本発明に係る水冷式放電ラン
プの一実施例を示す一部縦側断面図、第５図は冷却水の
水温と紫外線出力との関係を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直管状発光管の両端に電極を封着した紫外線を放射
   する放電ランプの両端部を水冷ジャケット内に収納し、
   前記発光管の両端部表面を直接冷却水で冷却すると共に
   前記水冷ジャケット内を通過する冷却水の平均水温を３
   ０〜６０℃としたことを特徴とする水冷式放電ランプ。 ２、前記放電ランプの発光管中央部の発光部表面温度を
   前記冷却水温度以上で、かつ１５０℃以下としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の水冷式放電ラン
   プ。 ３、前記発光管の両端の電極間距離１ｃｍ当りの管入力
   を３〜１２ｗとしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の水冷式放電ランプ。