KR20190115410A - 엑시머 램프, 광조사 장치, 및, 오존 발생 장치 - Google Patents

엑시머 램프, 광조사 장치, 및, 오존 발생 장치 Download PDF

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우시오덴키 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 조도의 저하, 방전의 치우침, 및, 전력의 손실을 저감하면서, 암흑 아래에서의 시동성을 확보하는 것이 가능한 엑시머 램프를 제공하는 것.
[해결 수단] 발광 가스가 봉입된 발광관과, 발광관의 외면에 설치된 한 쌍의 전극과, 발광관의 내면에 설치된 시동 보조 부재를 구비하고, 시동 보조 부재는, 적어도, 한 쌍의 전극보다 외측의 영역(X)에 설치되어 있으며, 시동 보조 부재에 가까운 쪽의 전극과 시동 보조 부재의 거리(A)가, 한 쌍의 전극 사이의 거리(Y)보다 가까운 엑시머 램프.

Description

엑시머 램프, 광조사 장치, 및, 오존 발생 장치{EXCIMER LAMP, LIGHT IRRADIATION APPARATUS, AND, OZON GENERATION APPARATUS}
본 발명은, 엑시머 램프, 광조사 장치, 및, 오존 발생 장치에 관한 것이다.
종래, 자외선 램프를 이용한 오존 발생 장치가 알려져 있다. 오존을 발생시키기 위한 자외선 램프로는, 수은 램프나, 엑시머 램프(예를 들어, 크세논 엑시머 램프)가 알려져 있다.
자외선 램프는, 예를 들어, 덕트·풍로의 도중에 배치되고, 통상, 조도가 낮은 환경에서 점등·사용된다. 이로 인해, 암흑 아래에서도 확실한 시동성(암흑 시동성)이 요구된다.
특허 문헌 1에는, 엑시머 분자를 생성하는 방전용 가스가 충전된 방전 공간과, 상기 방전용 가스에 방전을 야기하기 위한 한 쌍의 전극을 갖고, 상기 전극 중 적어도 한쪽과 상기 방전 공간 사이에 유전체가 개재하도록 구성되며, 상기 방전 공간에 있어서 자외선을 발생시키는 엑시머 램프가 개시되어 있다(청구항 1 등 참조).
특허 문헌 2에는, 희가스가 봉입된 유리관의 외면에 한 쌍의 전극이 배치됨과 더불어, 이 유리관 내면의 일부에 도전성 물질을 배치한 외부 전극형 희가스 방전 램프에 있어서, 상기 도전성 물질은, 한쪽의 전극이 존재하는 위치와 다른쪽의 전극이 존재하는 위치를 연결하도록 유리관 내부에 위치하고 있는 것이 개시되어 있다(청구항 1, 단락［0017］등 참조).
일본국 특허공개 2016-126934호 공보 일본국 특허공개 2008-034272호 공보
특허 문헌 1이나 특허 문헌 2에서는, 2개의 전극 사이(고전압측의 전극과 저전압측의 전극 사이)의 거리를 실질적으로 짧게 하여 시동성을 개선하고자 하는 것이다. 그로 인해, 방전 경로 내, 즉, 고전압측의 전극과 저전압측의 전극 사이에 도전성 물질 등을 설치하는 것으로 하고 있다.
그러나, 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2의 구성에서는, 점등 후, 도전성 물질 등이 광을 차단하여, 조도를 저하시킬 우려가 있다. 또, 점등 후, 도전성 물질 등의 근방에 방전이 치우쳐, 조도 얼룩이 발생할 우려가 있다. 또, 점등 후는, 소등하지 않는 한, 도전성 물질 등에 전류가 계속 흐르게 되기 때문에, 전력의 손실이 증가하고, 광으로의 변환 효율이 저하할 우려가 있다. 특히 1~수W 정도의 비교적 작은 전력의 엑시머 램프에서는, 이러한 우려는 현저한 문제가 된다.
본 발명은 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 조도의 저하, 방전의 치우침, 및, 전력의 손실을 저감하면서, 암흑 아래에서의 시동성을 확보하는 것이 가능한 엑시머 램프를 제공하는 것이다.
또, 본 발명은, 당해 엑시머 램프를 구비하는 광조사 장치를 제공하는 것이다.
또, 본 발명은, 당해 엑시머 램프를 구비하는 오존 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명자는, 엑시머 램프에 대해 열심히 연구를 행했다. 그 결과, 시동 보조 부재를, 발광관 내면에 있어서의, 고전압측의 전극보다 외측의 영역에 설치하면, 놀랍게도, 조도의 저하, 방전의 치우침, 및, 전력의 손실을 저감하면서, 암흑 아래에서의 시동성이 양호해지는 것을 찾아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 따르는 엑시머 램프는,
발광 가스가 봉입된 발광관과,
상기 발광관의 외면에 설치된 한 쌍의 전극과,
상기 발광관의 내면에 설치된 시동 보조 부재를 구비하고,
상기 시동 보조 부재는, 적어도, 상기 한 쌍의 전극보다 외측의 영역(X)에 설치되어 있고,
상기 시동 보조 부재에 가까운 쪽의 전극과 상기 시동 보조 부재의 거리(A)가, 상기 한 쌍의 전극 사이의 거리(Y)보다 가까운 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 종래, 엑시머 램프에 있어서의 시동성 개선의 수법으로서, 방전 경로 내, 즉, 고전압측의 전극과 저전압측의 전극 사이에 도전성 물질 등을 설치하는 것이 생각되어 왔다. 한편, 본원 발명은, 상기 종래 기술의 사상과는 전혀 상이한 사상의 발명이다. 즉, 본원 발명은, 시동 보조 부재를, 발광관 내면에 있어서의, 고전압측의 전극보다 외측의 영역에 설치하면, 놀랍게도, 암흑 아래에서의 시동성이 양호해지는 것을 발견한 것에 의해 완성된 발명이다. 이러한 효과는, 후술하는 실시예의 기재로부터도 분명하다.
본 발명의 엑시머 램프에 의하면, 한 쌍의 전극 중, 상기 시동 보조 부재에 가까운 쪽의 전극을 고전압측의 전극으로 하면, 암흑 아래에서의 시동성이 양호해진다. 또한, 한 쌍의 전극 중, 상기 시동 보조 부재에 먼 쪽의 전극을 고전압측의 전극으로 하더라도, 암흑 아래에서의 시동성은, 양호해지지는 않는다.
본 발명자는, 시동 보조 부재를 설치하지 않은 경우와 비교하여, 암흑 아래에서의 시동성이 양호해지는 이유로서, 이하의 (1), (2)의 양쪽, 또는, 어느 한쪽이라고 추찰하고 있다.
(1) 고전압측의 전극으로부터의 거리가 가까운 시동 보조 부재에 전자가 날아가기 쉬워, 한차례, 고전압측의 전극과 시동 보조 부재 사이에서 방전이 일어나면, 그 다음은, 한 쌍의 전극 사이에 있어서 안정적으로 방전이 계속된다.
(2) 발광관 내는 암흑 아래에 방치되면, 방전 개시를 위한 전자가 적어져 버린다. 고전압측의 전극 근처에 시동 보조 부재를 설치함으로써 시동 보조 부재가 대전하여 전자가 튀어나오기 쉬워진다. 전자가 튀어나오기 쉬워짐으로써 방전이 일어나기 쉬워진다.
또, 통상, 엑시머 램프에 있어서는 발광관의 전극 사이 부분으로부터 출사 되는 광이 이용된다. 본 발명의 엑시머 램프에 의하면, 시동 보조 부재가, 한 쌍의 전극보다 외측의 영역(X)에 설치되어 있기 때문에, 출사하는 광이 차단되는 범위를 줄일 수 있다. 그 결과, 조도 저하를 억제할 수 있다.
또, 상기 영역(X)에서는, 점등 후는, 방전이 거의 일어나지 않는다. 따라서, 상기 영역(X)에 있어서 점등 후에 방전의 치우침이 생기는 것을 억제할 수 있다. 또, 상기 영역(X)에서는, 점등 후는, 방전이 거의 일어나지 않기 때문에, 점등 후의 전력의 손실을 저감할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르는 엑시머 램프에 의하면, 한 쌍의 전극 중, 시동 보조 부재에 가까운 쪽의 전극을 고전압측의 전극으로 하면, 조도의 저하, 방전의 치우침, 및, 전력의 손실을 저감하면서, 암흑 아래에서의 시동성을 확보하는 것이 가능해진다.
상기 구성에 있어서, 상기 발광관은, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 원통부와, 상기 제1 단부로부터 연속적으로 형성되고, 상기 제1 단부로부터 멀어짐에 따라 지름이 작아지는 제1 축경부와, 상기 제2 단부로부터 연속적으로 형성되고, 상기 제2 단부로부터 멀어짐에 따라 지름이 작아지는 제2 축경부를 가지며,
상기 한 쌍의 전극은, 제1 전극과 제2 전극으로 구성되어 있고,
제1 전극은, 상기 제1 단부의 외주면에 설치되어 있으며,
제2 전극은, 상기 제2 단부의 외주면에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 제1 축경부, 또는, 제2 축경부에 시동 보조 부재를 설치하면 된다. 따라서, 제1 축경부, 또는, 제2 축경부에 용이하게 시동 보조 부재를 설치할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 시동 보조 부재는, 전극이 형성되어 있는 영역과 중복되지 않도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
시동 보조 부재가, 전극이 형성되어 있는 영역과 중복되지 않도록 형성되어 있으면, 실시예로부터도 알 수 있듯이, 암흑 아래에서의 시동성이 더 양호해진다.
상기 구성에 있어서, 상기 시동 보조 부재는, 카본인 것이 바람직하다.
엑시머 램프의 제조 공정에 있어서, 시동 보조 부재를 발광관 내면에 설치한 후에, 예를 들어, 변형 교정을 위한 가열 등이 행해지는 경우가 있다. 여기서, 카본은 열 안정성이 높다. 그래서, 상기 시동 보조 부재가 카본이면, 가열 등에 의해 시동 보조 부재가 증발하는 것 등을 억제할 수 있고, 엑시머 램프로서의 신뢰성을 높일 수 있다.
또, 본 발명에 따르는 광조사 장치는,
상기 엑시머 램프를 구비하고,
상기 시동 보조 부재는, 적어도, 고전압측의 전극보다 외측의 영역(X)에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 엑시머 램프를 구비하고, 상기 시동 보조 부재가, 적어도, 고전압측의 전극보다 외측의 영역(X)에 설치되어 있기 때문에, 조도의 저하, 방전의 치우침, 및, 전력의 손실을 저감하면서, 암흑 아래에서의 시동성이 확보된 광조사 장치를 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 따르는 오존 발생 장치는,
상기 엑시머 램프를 구비하고,
상기 시동 보조 부재는, 적어도, 고전압측의 전극보다 외측의 영역(X)에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 엑시머 램프를 구비하고, 상기 시동 보조 부재가, 적어도, 고전압측의 전극보다 외측의 영역(X)에 설치되어 있기 때문에, 조도의 저하, 방전의 치우침, 및, 전력의 손실을 저감하면서, 암흑 아래에서의 시동성이 확보된 오존 발생 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 조도의 저하, 방전의 치우침, 및, 전력의 손실을 저감하면서, 암흑 아래에서의 시동성을 확보하는 것이 가능한 엑시머 램프를 제공할 수 있다. 또, 당해 엑시머 램프를 구비하는 광조사 장치를 제공할 수 있다. 또, 당해 엑시머 램프를 구비하는 오존 발생 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따르는 오존 발생 장치를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 오존 발생 장치에 있어서, 설명을 위해서 하우징의 앞쪽 절반을 제거한 모습을 도시한 정면도이다.
도 3의 (a)는, 도 1에 도시한 오존 발생 장치가 구비하는 엑시머 램프의 관축 방향 단면도이고, (b)는, 그 Z1-Z1 단면도이며, (c)는, 그 Z2-Z2 단면도이다.
도 4는 도 3(a)에 도시한 엑시머 램프가 구비하는 발광관의 정면도이다.
도 5는 점등 지연을 평가하기 위한 라우에 플롯이다.
도 6은 점등 지연을 평가하기 위한 라우에 플롯이다.
우선, 본 발명의 일실시 형태에 따르는 오존 발생 장치에 대해서, 도면을 참조하면서, 이하 설명한다. 또한, 엑시머 램프는, 오존 발생 장치에 구비되어 있기 때문에, 엑시머 램프에 대해서는, 오존 발생 장치의 설명 중에서 설명하는 것으로 한다.
도 1은, 본 실시 형태에 따르는 오존 발생 장치를 모식적으로 도시한 사시도이다. 도 2는, 도 1에 도시한 오존 발생 장치에 있어서, 설명을 위해서 하우징의 앞쪽 절반을 제거한 모습을 도시한 정면도이다.
도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 오존 발생 장치(10)는, 하우징(12)과, 엑시머 램프(20)를 구비한다.
도 3(a)는, 도 1에 도시한 오존 발생 장치가 구비하는 엑시머 램프의 관축 방향 단면도이고, 도 3(b)는, 그 Z1-Z1 단면도이며, 도 3(c)는, 그 Z2-Z2 단면도이다. 도 4는, 도 3(a)에 도시한 엑시머 램프가 구비하는 발광관의 정면도이다.
엑시머 램프(20)는, 발광 가스가 봉입된 발광관(22)과, 제1 전극(24a)과, 제2 전극(24b)과, 발광관(22)의 내면에 설치된 시동 보조 부재(29)를 갖는다.
발광관(22)은, 원통부(30)와, 제1 축경부(33a)와, 제2 축경부(33b)를 갖는다(도 4 참조).
원통부(30)는, 단면이 도넛 형상인 중공 원통 형상이며, 한쪽의 단(도 4에서는 좌단)에 제1 단부(31a)를 갖고, 다른쪽의 단(도 4에서는 우단)에 제2 단부(31b)를 갖는다.
제1 축경부(33a)는, 제1 단부(31a)로부터 멀어지는 방향(도 4에서는 좌측 방향)으로, 제1 단부(31a)로부터 연속적으로 형성되어 있다. 제1 축경부(33a)는, 제1 단부(31a)로부터 멀어짐에 따라 지름이 작아지고, 단면(34a)으로 닫혀져 있다.
제2 축경부(33b)는, 제2 단부(31b)로부터 멀어지는 방향(도 4에서는 우측 방향)으로, 제2 단부(31b)로부터 연속적으로 형성되어 있다. 제2 축경부(33b)는, 제2 단부(31b)로부터 멀어짐에 따라 지름이 작아지고, 단면(34b)으로 닫혀져 있다.
또한, 단면(34a), 단면(34b)은, 닫혀져 있으면 그 형상은, 특별히 한정되지 않고, 곡면이거나 평면이어도 된다. 또, 닫힐 때에 생긴 돌기 등이 존재하고 있어도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 엑시머 램프(20)가 유전체 배리어 방전을 이용한 엑시머 램프인 경우에 대해 설명하는데, 본 발명에 있어서 엑시머 램프는, 엑시머로부터의 광을 출사하는 램프이면 되고, 유전체 배리어 방전을 이용하는 경우에 한정되지 않는다.
발광관(22)의 형상으로는, 내부가 밀폐된 관 형상이면, 그 형상은 한정되지 않으나, 본 실시 형태와 같이, 양단이 봉지된 원관 형상인 것이 바람직하다.
발광관(22)의 재질로는, 특별히 한정되지 않으나, 자외선을 투과하는 재질인 것이 바람직하고, 예를 들어, 석영 유리 등을 들 수 있다.
상기 발광 가스로는, 산소에 조사함으로써 오존을 발생시키는 것이 가능한 파장의 광을 출사 가능하게 하는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 상기 발광 가스로는, 크세논(출사 파장：172nm)을 들 수 있다.
제1 전극(24a)은, 제1 단부(31a)의 외주면에 설치되어 있다. 제2 전극(24b)은, 제2 단부(31b)의 외주면에 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 전극(24a)은, 고전압측의 전극이며, 제2 전극(24b)은, 저전압측의 전극이다. 또한, 제1 전극(24a)(고전압측의 전극)에 인가하는 전압은, 정전압, 부전압 중 어느 것이어도 된다.
제1 전극(24a) 및 제2 전극(24b)의 형상은 특별히 한정되지 않으나, 본 실시 형태와 같이, 원통 형상인 것이 바람직하다. 원통 형상이면, 더 적절하게 유전체 배리어 방전을 일으킬 수 있기 때문이다. 제1 전극(24a) 및 제2 전극(24b)의 형상의 다른 예로는, 예를 들어, 단면 C자 형상이나 코일 형상을 들 수 있다.
제1 전극(24a) 및 제2 전극(24b)이 발광관(22)의 외주면을 피복하는 면적으로는, 시동성의 관점에서, 더 큰 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시 형태와 같이, 원통 형상인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 제1 전극(24a)은, 제1 축경부(33a) 상에는 연장 설치되어 있지 않다. 즉, 제1 전극(24a)은, 발광관(22)의 원통부(30)에만 접하고 있고 제1 축경부(33a)에는 접하고 있지 않다. 또, 제2 전극(24b)은, 제2 축경부(33b) 상에는 연장 설치되어 있지 않다. 즉, 제2 전극(24b)은, 발광관(22)의 원통부(30)에만 접하고 있고 제 2 축경부(33b)에는 접하고 있지 않다.
제1 전극(24a), 제2 전극(24b)의 재질로는, 특별히 한정되지 않으나, 고온에서의 내산화성이나 내열 충격성의 관점에서, 스테인리스, 칸탈(철크롬 합금)이 바람직하다.
시동 보조 부재(29)는, 한 쌍의 전극(제1 전극(24a), 및, 제2 전극(24b))보다 외측의 영역(X)에 설치되어 있다. 더 구체적으로, 시동 보조 부재(29)는, 제1 전극(24a)으로부터 거리(A)를 둔 위치로부터 단면(34)까지 덮도록, 발광관(22)의 내면에 설치되어 있다.
또한, 본 명세서에 있어서 거리(A)는, 전극의 가장 외측의 위치로부터 시동 보조 부재의 가장 내측의 위치까지의 최단 거리를 말한다.
상기 거리(A)는, 한 쌍의 전극 사이의 거리(Y)(제1 전극(24a)과 제2 전극(24b)의 거리)보다 가깝다. 상기 거리(A)가 상기 거리(Y)보다 가깝기 때문에, 고전압측의 전극(제1 전극(24a))으로부터의 거리가 가까운 시동 보조 부재(29)에 전자가 날아가기 쉬워, 한차례, 고전압측의 전극(제1 전극(24a))과 시동 보조 부재(29) 사이에서 방전이 일어나면, 그 다음은, 한 쌍의 전극 사이에 있어서 안정적으로 방전이 계속된다고 추찰하고 있다.
또한, 본 명세서에 있어서 거리(Y)는, 한쪽의 전극의 가장 다른쪽의 전극에 가까운 위치로부터, 다른쪽의 전극의 가장 상기 한쪽의 전극에 가까운 위치까지를 말한다. 본 실시 형태에서는, 거리(Y)는, 제1 전극(24a)의 가장 제2 전극(24b)에 가까운 위치(도 3(a)에서는 제1 전극(24a)의 우단)로부터, 제2 전극(24b)의 가장 제1 전극(24a)에 가까운 위치(도 3(a)에서는 제2 전극(24b)의 좌단)까지의 거리이다.
상기 거리(A)는, 정의 값인 경우, 작은 것이 바람직하다. 상기 거리(A)가 작을수록, 암흑 아래에서의 시동성이 양호해진다. 이것은, 후술하는 실시예로부터 분명하다. 그 이유로서, 본 발명자는, 시동 보조 부재(29)가 고전압측의 전극(제1 전극(24a))에 가까우면 가까울수록, 제1 전극(24a)으로부터 시동 보조 부재(29)에 전자가 날아가기 쉽기 때문이라고 추찰하고 있다.
또, 상기 거리(A)가 정의 값이면, 시동 보조 부재(29)는, 발광관(22)으로부터 출사되는 광을 차단하지 않는 위치에 배치되게 된다. 그 결과, 조도 저하를 억제할 수 있다.
또, 상기 거리(A)가 정의 값이면, 상기 영역(X)에서는, 점등 후는, 방전이 거의 일어나지 않는다. 따라서, 상기 영역(X)에 있어서 점등 후에 방전의 치우침이 생기는 것을 억제할 수 있다. 또, 상기 영역(X)에서는, 점등 후는, 방전이 거의 일어나지 않기 때문에, 점등 후의 전력의 손실을 저감할 수 있다.
시동 보조 부재(29)는, 제1 전극(24a)보다 외측의 영역(X)의 적어도 일부에 설치되어 있으면, 상기 거리(A)는 0(제로)이어도 된다. 즉, 시동 보조 부재(29)는, 제1 전극(24a)이 형성되어 있는 영역과 중복되도록 형성되어 있어도 된다. 이 경우에도, 시동 보조 부재(29)를 형성하고 있지 않은 경우에 비해, 암흑 아래에서의 시동성이 양호하다. 그 이유로서 제1 전극(24a)과 중복되도록 시동 보조 부재(29)를 설치함으로써 시동 보조 부재(29)가 대전하여 전자가 튀어나오기 쉬워진다. 전자가 튀어나오기 쉬워짐으로써 방전이 일어나기 쉬워진다고 추찰하고 있다.
또, 시동 보조 부재(29)는, 제1 전극(24a)보다 외측의 영역(X)의 적어도 일부에 설치되어 있으면, 제1 전극(24a)보다 내측의 영역에 설치되어 있어도 상관없다. 이 경우에도, 시동 보조 부재(29)를 형성하고 있지 않은 경우에 비해, 암흑 아래에서의 시동성이 양호하다. 그 이유로서 제1 전극(24a)과 중복되도록 시동 보조 부재(29)를 설치함으로써 시동 보조 부재(29)가 대전하여 전자가 튀어나오기 쉬워진다. 전자가 튀어나오기 쉬워짐으로써 방전이 일어나기 쉬워진다고 추찰하고 있다.
단, 제1 전극(24a)보다 내측의 영역에 시동 보조 부재(29)를 설치하면, 그 부분은, 발광관(22)으로부터 출사되는 광을 차단하게 된다. 따라서, 제1 전극(24a)보다 내측에 시동 보조 부재(29)를 설치하는 경우에는, 그 영역은 어느 정도 좁은 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 전극(24a)보다 내측에 시동 보조 부재(29)를 설치하는 경우에는, 상기 거리(Y)의 길이를 100%로 했을 때에, 10%의 길이까지(더 바람직하게는, 5%의 길이까지)이면, 제1 전극(24a)보다 내측의 영역에 시동 보조 부재(29)를 설치해도 상관없다. 또, 제1 전극(24a)보다 내측에 시동 보조 부재(29)를 설치하는 경우, 후술하는 보호부(14) 내여도 상관없다.
시동 보조 부재(29)의 재료로는, 도전성 물질이나, 전자 방출 용이 물질을 들 수 있다. 상기 도전성 물질로는, 탄소(카본), 백금, 금, 은, 니켈, ITO(Indium Tin Oxide, 산화인듐 주석), FTO(F-doped Tin Oxide, 불소 도프 산화주석) 등을 들 수 있다. 또, 상기 전자 방출 용이 물질로는, 산화마그네슘(MgO)이나 산화란탄(La2O3), 산화세륨(CeO2), 산화이트륨(Y2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 붕화란탄(LaB6) 등의 금속 화합물 등을 들 수 있다. 시동 보조 부재(29)의 재료로는, 그 중에서도, 카본이 바람직하다. 카본은 열안정성이 높기 때문에, 가열 등에 의해 부설 후의 시동 보조 부재(29)가 증발하는 것 등을 억제할 수 있고, 엑시머 램프(20)로서의 신뢰성을 높일 수 있다.
발광관(22)으로의 발광 가스의 봉입 방법의 일례로서, 우선, 단면이 도넛 형상이고, 양단이 개방된 중공 원통 형상의 통을 준비한다. 다음으로, 상기 통의 한쪽의 단을 열 용융에 의해 닫는다. 이로써, 축경부가 얻어진다. 다음으로, 영역(X)이 되는 부분에 시동 보조 부재(29)를 형성한다. 시동 보조 부재(29)를 형성하는 방법으로는, 시동 보조 부재(29)의 재료를 증착하는 방법이나, 도포하는 방법을 들 수 있다. 다음으로, 한쪽의 단이 닫혀진 상기 통 내를 감압하고(바람직하게는, 진공으로 하고), 상기 통 내에 발광 가스를 도입한다. 그 후, 신속하게 상기 통의 다른쪽의 단을 열 용융으로 닫는다. 이상에 의해, 발광 가스를 발광관(22) 내에 봉입할 수 있다.
엑시머 램프(20)에 의하면, 시동 보조 부재(29)가 제1 전극(24a)보다 외측의 영역(X)에 설치되어 있기 때문에, 제1 전극(24a)을 고전압측의 전극으로 하면, 암흑 아래에서의 시동성이 양호해진다.
엑시머 램프(20)에서는, 전극(24) 사이에 교류의 고전압이 인가되면, 발광관(22) 내의 공간(28)에 유전체 배리어 방전이 야기된다. 그리고, 이로써 발광 가스가 여기되어, 엑시머 상태가 되고, 엑시머 상태로부터 원래의 상태(기저 상태)로 돌아올 때에, 그 엑시머 특유의 스펙트럼을 발광(엑시머 발광)한다.
엑시머 램프(20)는, 전극이 발광관의 내부에는 없고, 외주면에만 존재한다. 따라서, 엑시머 램프(20)는, 발광관(22) 내에 시동 보조 부재(29)를 설치하여, 발광 가스를 봉입하고, 그 후, 외주면에 전극(24)을 설치하면 되기 때문에, 제조가 용이하다.
또, 엑시머 램프(20)는, 전극이 발광관의 내부에 없어, 발광관의 내부와 외부를 전기적으로 접속하는 배선이 불필요하다. 따라서, 발광관(22)의 벽면을 꿰뚫는 부재가 존재하지 않는다. 그로 인해, 엑시머 램프(20)의 신뢰성을 높게 유지할 수 있다.
상술한대로, 엑시머 램프(20)는, 전극이 발광관의 내부에는 없고, 외주면에만 존재한다. 따라서, 엑시머 램프(20)는, 소형의 것을 제조하기 쉽다. 소형화가 용이한 관점에서, 엑시머 램프(20)의 각 치수로는, 관축 방향의 전체 길이가 바람직하게는 10~150mm, 더 바람직하게는 10~100mm, 더욱 바람직하게는 10~50mm이다. 또, 전극 사이 거리가, 바람직하게는 3~130mm, 더 바람직하게는 3~80mm, 더욱 바람직하게는 3~30mm이다. 또한, 상기의 전극 사이 거리란, 각 전극의 가장 가까운 부분들의 거리를 말한다. 또, 원통 형상인 경우, 외경이 바람직하게는 3~20mm, 더 바람직하게는 3~15mm, 더욱 바람직하게는 3~10mm이다. 또, 발광관(22)의 두께로는, 바람직하게는 0.1~2mm, 더 바람직하게는 0.1~1mm, 더욱 바람직하게는 0.1~0.5mm이다.
또한, 엑시머 램프(20)의 각 치수는, 특히 소형화의 필요가 없는 등의 경우에는, 상기 치수에 한정되지 않는다. 단, 전극 사이 거리가 커지면 발광관(22) 내에서 절연 파괴가 일어나지 않게 되는 경우가 있기 때문에, 인가 전압과의 균형으로 각 치수를 설정하는 것이 바람직하다.
하우징(12)은, U자 형상이다. 하우징(12)은, 한쪽의 전극(24)(제1 전극(24a))을 덮도록 설치된 제1 보호부(14a)와, 다른쪽의 전극(24)(제2 전극(24b))을 덮도록 설치된 제2 보호부(14b)를 갖는다. 또, 하우징(12)은, 제1 보호부(14a)와 제2 보호부(14b)를 접속하는 접속부(16)를 갖는다. 즉, 하우징(12)은, 제1 보호부(14a)와 접속부(16)와 제2 보호부(14b)가 일체적으로 형성되어, U자 형상의 하우징(12)을 구성하고 있다. 또, 제1 보호부(14a)와 제2 보호부(14b)는, 이격되어 있다.
오존 발생 장치(10)에서는, 제1 전극(24a)을 제1 보호부(14a)로 덮고, 제2 전극(24b)을 제2 보호부(14b)로 덮으며, 제1 보호부(14a)와 제2 보호부(14b)가 이격되어 있기 때문에, 제1 전극(24a)과 제2 전극(24b)은 보호부(14)(제1 보호부(14a), 제2 보호부(14b))로 덮이고, 발광관(22)의 관축 방향 중앙부는, 노출된다. 이러한 구성으로 함으로써, 발광관(22)으로부터 출사하는 광을 크게 차단하는 일 없이, 전극(제1 전극(24a), 제2 전극(24b))을 보호부(14)(제1 보호부(14a), 제2 보호부(14b))에 의해 덮을 수 있다. 이로써, 오존 발생 효율을 높게 유지하면서, 전극이 오존에 의해 열화되는 것을 방지할 수 있다. 또, 사용 환경에 존재하는 수분이 전극부에 도달하는 것도 피할 수 있다.
보호부(14)(제1 보호부(14a), 제2 보호부(14b))에는, 발광관(22)의 관 지름에 대응하는 개구(18)가 형성되어 있다. 보호부(14)에 발광관(22)의 관 지름에 대응하는 개구(18)가 형성되어 있기 때문에, 개구(18)에 발광관(22)을 배치시킬 수 있다. 또, 개구(18)는, 발광관(22)의 관 지름에 대응하는 개구이기 때문에, 하우징(12) 밖에서 발생한 오존이 극력, 하우징(12) 내에 진입하는 것을 방지할 수 있다.
발광관(22)과 접속부(16)는, 이격되어 있고, 발광관(22)과 접속부(16) 사이에 통풍 영역(32)이 형성되어 있다. 발광관(22)과 접속부(16)가 이격되어 있고, 통풍 영역(32)이 형성되어 있기 때문에, 발광관(22)으로부터 출사되는 광을, 발광관(22)의 전체 방향으로부터 효율적으로 산소에 맞힐 수 있고, 오존의 발생량을 더 많게 할 수 있다. 또, 발광관(22)과 접속부(16)가 이격되어 있기 때문에, 접속부(16)가 발광관(22)으로부터 출사되는 광에 의해 열화하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 통풍 영역(32)에 있어서 발광관(22)으로부터 출사되는 광이 산소에 맞아, 상기 광이 약해지기 때문에, 접속부(16)의 열화를 방지할 수 있다.
발광관(22)과 접속부(16)의 이격 거리로는, 접속부(16)의 열화 방지, 및, 오존 발생량 증가의 관점에서, 바람직하게는 1mm 이상, 더 바람직하게는 5mm 이상, 더욱 바람직하게는 10mm 이상이다. 또, 상기 이격 거리는, 오존 발생 장치(10)의 소형화의 관점에서, 바람직하게는 30mm 이하, 더 바람직하게는 25mm 이하, 더욱 바람직하게는 20mm 이하이다. 또한, 발광관과 접속부의 이격 거리란, 발광관과 접속부의 가장 가까운 부분들의 거리를 말한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 하우징(12) 내에는, 인버터 등의 엑시머 램프에 급전하기 위한 전장체(電裝體)(36)가 수용되어 있다. 전장체(36)와 엑시머 램프(20)의 전극(24)은, 배선(38)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 전장체(36)가 하우징(12) 내에 수용되어 있기 때문에, 전장체(36)가 외부 노이즈에 영향을 받는 것을 방지할 수 있다. 또, 전장체(36)로부터 발할 수 있는 노이즈가 외부로 새는 것을 방지할 수 있다. 하우징(12)의 내면에는, 종래 공지의 전자파 실드층(예를 들어, 전자파 실드용의 필름 등)이 설치되어 있어도 된다.
이상, 오존 발생 장치(10)에 대해 설명했다.
상술한 실시 형태에서는, 보호부가 하우징의 일부인 경우에 대해 설명했다. 즉, 전극이 하우징의 일부인 보호부에 의해 덮여 있는 경우에 대해 설명했다. 그러나, 본 발명에 있어서의 보호부는, 하우징에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 보호부는, 전극에 접착제를 도포하여, 경화시킨 것이어도 된다. 즉, 상기 보호부는, 전극을 덮도록 설치된 경화 후의 접착제여도 된다.
상술한 오존 발생 장치의 용도(설치 장소)는, 특별히 한정되지 않으나, 소형으로 할 수 있기 때문에, 설치 스페이스가 한정되어 있는 장소에도 적절히 사용할 수 있다. 예를 들어, 공기 조화 장치의 내부나, 탈취 기능이 있는 화장실 등에 적절히 사용할 수 있다.
상술의 실시 형태에서는, 엑시머 램프로부터 오존을 발생시키는 것이 가능한 파장의 광(자외선)을 출사하는 경우에 대해 설명했다. 즉, 엑시머 램프를 오존 발생 장치에 이용하는 경우에 대해 설명했다. 그러나, 본 발명에 있어서 엑시머 램프로부터 출사되는 광은 이 예에 한정되지 않고, 예를 들어, 발광 가스를 염화 크립톤(출사 파장：222nm), 브롬화 크립톤(출사 파장：207nm) 등으로서, 자외광을 이용해도 된다. 또, 예를 들어, 가시광이어도 된다. 구체적으로는, 예를 들어, 발광관의 내면에, 자외선이 조사되면 가시광을 출사하는 형광체를 도포한 구성이어도 된다. 이러한 경우, 시동 보조 부재가 설치되어 있는 측의 전극을 고전압측으로 하면 조명 장치 등의 광조사 장치로서 사용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명에 관하여 실시예를 이용해 상세하게 설명하는데, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 이상 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
＜엑시머 램프의 제작＞
(실시예 1)
우선, 10mm 지름의 석영제의 유리관의 한쪽의 단을 열 용융에 의해 닫아, 축경부를 얻었다. 다음으로, 0.5mm 지름의 증착용의 카본심을 3mm로 컷하고, 축경부를 하측으로 하여 상기 유리관에 넣었다. 그 후, 상기 카본심을 고주파로 가열했다. 고주파에 의한 가열에서는, 카본만이 가열되고, 유리관은 가열되지 않는다. 따라서, 카본은 증발하여, 식은 유리 내표면에 부착했다. 그 후, 크세논과 네온의 혼합 가스(Xe：Ne=3：7)를 100Torr 봉입하고, 다른쪽의 단을 열 용융으로 닫았다. 이상에 의해, 전체 길이가 40mm인 발광관을 얻었다. 또한, 네온은, 발광에 기여하지 않는 버퍼 가스이다.
다음으로, 전극의 간격(거리(Y)(도 3(a) 참조))이 20mm가 되도록, 좌우 균등하게 한 쌍의 전극을 설치했다. 이상에 의해, 실시예 1에 따르는 엑시머 램프를 얻었다. 또한, 전극의 폭은, 3mm이다. 그 결과, 카본에 가까운 쪽의 전극과 카본의 거리(A)는, 3mm가 되었다. 실시예 1에 따르는 엑시머 램프를 10개 제작했다.
(실시예 2)
증착용의 카본심을 5mm로 컷한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 실시예 2에 따르는 엑시머 램프를 얻었다. 그 결과, 카본에 가까운 쪽의 전극과 카본의 거리(A)는, 1mm가 되었다. 실시예 2에 따르는 엑시머 램프를 10개 제작했다.
(실시예 3)
증착용의 카본심을 6mm로 컷한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 실시예 3에 따르는 엑시머 램프를 얻었다. 그 결과, 카본에 가까운 쪽의 전극과 카본의 거리(A)는, 0mm가 되었다. 또한, 카본에 가까운 쪽의 전극보다 내측에는, 카본막은 존재하고 있지 않다. 실시예 3에 따르는 엑시머 램프를 10개 제작했다.
(실시예 4)
증착용의 카본심을 8mm로 컷한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 실시예 4에 따르는 엑시머 램프를 얻었다. 그 결과, 카본에 가까운 쪽의 전극과 카본의 거리(A)는, 0mm가 되었다. 또한, 카본에 가까운 쪽의 전극보다 내측에, 2mm의 카본막이 존재하고 있었다. 실시예 4에 따르는 엑시머 램프를 10개 제작했다.
(비교예 1)
카본의 증착막을 형성하지 않았던 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 비교예 1에 따르는 엑시머 램프를 얻었다. 비교예 1에 따르는 엑시머 램프를 10개 제작했다.
＜시동 지연 시간의 측정＞
실시예, 비교예에 따르는 엑시머 램프(각 10개)에 대해서, 고전압 인가로부터 절연 파괴까지의 시간(시동 지연 시간)을 측정했다. 이때, 실시예 1-4에 대해서는, 증착막이 형성되어 있는 측의 전극을 고전압측으로 했다. 구체적으로는, 우선, 밝은 광 아래에서 14시간 방치하고, 그 후, 암흑 아래로 이동하여, 점등 전원으로 고전압을 인가했다. 점등 전원으로서, 플라이 백 방식의 인버터로, 개방 전압이 ＋4kV, 주파수 20kV인 것을 이용했다. 결과를, 도 5, 도 6에 도시한다.
도 5, 도 6은, 점등 지연을 평가하기 위한 라우에 플롯이다. 횡축은, 점등 지연 시간을 나타내고, 종축은, 횡축에 나타낸 점등 지연 시간보다 점등 지연 시간이 느린 엑시머 램프의 개수를 확률로 나타내고 있다. 도 6은, 도 5의 횡축을 변경한 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 카본 증착막을 갖고 있지 않은 비교예 1에 따르는 엑시머 램프는, 고전압측 전극보다 외측의 영역에 카본 증착막을 갖는 실시예 1~4에 따르는 엑시머 램프와 비교하여, 시동 지연 시간이 긴 것이 많은 경향이 되었다.
또, 도 6에 도시한 바와 같이, 실시예 1~4에 따르는 엑시머 램프 중에서는, 시동 지연 시간이 짧은 것부터 차례로, 실시예 2, 실시예 1, 실시예 3, 실시예 4가 되었다. 실시예 1, 2와, 실시예 3, 4의 비교로부터, 거리(A)(도 3(a) 참조)는, 0보다 큰 것이 바람직한 것을 알 수 있었다. 또, 실시예 1과 실시예 2의 비교로부터, 거리(A)가, 정의 값인 경우에는, 거리(A)는 작을수록 바람직한 것을 알 수 있었다. 또, 실시예 3과 실시예 4의 비교로부터, 전극보다 내측에는 카본막이 존재하지 않는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.
10 오존 발생 장치
12 하우징
14 보호부(제1 보호부(14a), 제2 보호부(14b))
16 접속부
18 개구
20 엑시머 램프
22 발광관
24 전극(제1 전극(24a), 제2 전극(24b))
28 공간
29 시동 보조 부재
30 원통부
31a 제1 단부
31b 제2 단부
33a 제1 축경부
33b 제2 축경부
34a, 34b 단면
32 통풍 영역
36 전장체
38 배선

Claims (6)

  1. 발광 가스가 봉입된 발광관과,
    상기 발광관의 외면에 설치된 한 쌍의 전극과,
    상기 발광관의 내면에 설치된 시동 보조 부재를 구비하고,
    상기 시동 보조 부재는, 적어도, 상기 한 쌍의 전극보다 외측의 영역(X)에 설치되어 있고,
    상기 시동 보조 부재에 가까운 쪽의 전극과 상기 시동 보조 부재의 거리(A)가, 상기 한 쌍의 전극 사이의 거리(Y)보다 가까운 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광관은, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 원통부와, 상기 제1 단부로부터 연속적으로 형성되고, 상기 제1 단부로부터 멀어짐에 따라 지름이 작아지는 제1 축경부와, 상기 제2 단부로부터 연속적으로 형성되고, 상기 제2 단부로부터 멀어짐에 따라 지름이 작아지는 제2 축경부를 가지며,
    상기 한 쌍의 전극은, 제1 전극과 제2 전극으로 구성되어 있고,
    제1 전극은, 상기 제1 단부의 외주면에 설치되어 있으며,
    제2 전극은, 상기 제2 단부의 외주면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 시동 보조 부재는, 전극이 형성되어 있는 영역과 중복되지 않도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 시동 보조 부재는 카본인 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 엑시머 램프를 구비하고,
    상기 시동 보조 부재는, 적어도, 고전압측의 전극보다 외측의 영역(X)에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광조사 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 엑시머 램프를 구비하고,
    상기 시동 보조 부재는, 적어도, 고전압측의 전극보다 외측의 영역(X)에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
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