CN1645557A - 介质阻挡放电灯以及紫外线照射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供抑制了由热膨胀差导致的颗粒的产生的介质阻挡放电灯以及使用了它的紫外线照射装置。介质阻挡放电灯EXL，具备：由紫外线透过性的材料构成的、呈细长管状的密封容器1；被封入到密封容器1内的受激准分子生成气体；以在密封容器1内遍及其管轴方向的大体全长地产生介质阻挡放电的方式配设的内部电极2；以通过与内部电极2的协作而在密封容器1内产生介质阻挡放电的方式起作用的外部电极OE；沿着密封容器1的管轴方向在密封容器1以及外部电极OE之间形成满足数学式0＜G≤1.0(单位mm)的条件的间隙G的间隙形成装置S。

Description

介质阻挡放电灯以及紫外线照射装置

技术领域

本发明涉及介质阻挡放电灯以及使用了它的紫外线照射装置。

背景技术

在很多文献中记载着通过使氙等稀有气体或稀有气体的卤化物等进行无声放电、即介质阻挡放电，从而产生接近于固有的单色的放射的受激准分子放电灯(准分子放电灯)、即介质阻挡放电灯，因而一直以来都是众所周知的。在介质阻挡放电灯中，流动着脉冲状的电流。由于该脉冲状的电流具有高速的电子流，并且间歇(休止)期间较多，因此使氙等放出紫外线的物质暂时地结合成分子状态(受激准分子状态)，并在其返回到基态时有效地放出再吸收较少的短波长紫外线。再者，在氙的情况下，进行以172nm为中心波长的半值幅的宽度的分子发光。波长172nm的紫外线，其能量比从低压水银灯所能得到的波长185nm或254nm的紫外线大，同时也比想要分解的有机化合物的结合能量大。因此，通过照射波长172nm的紫外线，可切断上述有机化合物的结合而将其分解、除去。进而，通过在大气环境中进行波长172nm的紫外线照射，由于大气中的氧分解生成活性氧，被切断了结合的有机化合物与活性氧反应，生成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)等，因此很容易进行有机化合物的除去。因而，介质阻挡放电灯作为紫外线光源是非常有效的。

作为介质阻挡放电灯，已知有用细长的管状的密封容器(气密容器)进行介质阻挡放电的介质阻挡放电灯(参照专利文献1)。专利文献1所记载的介质阻挡放电灯，以如下方式构成，即，形成具备细长的密封容器、沿着密封容器内的轴方向延伸的内部电极以及被封入到密封容器内的受激准分子生成气体的发光管，将具有冷却功能且以可与密封容器的外表面的一部分相嵌合的方式凹陷的铝制的灯体作为外部电极而接触在密封容器的外表面上，在沿着密封容器的管轴方向产生同样的介质阻挡放电的同时，使从发光管发出的热迅速地散发从而将发光效率维持在较高状态。另外，为了使外部电极与密封容器互相紧密连接，构成为将两者压接。

在用上述以往的这种介质阻挡放电灯进行紫外线照射时，随着被照射物的大面积化，进而开发了长尺寸的介质阻挡放电灯，且使用其有效长度超过1m的灯。如果使用这样的长尺寸的介质阻挡放电灯，便可进行例如大面积液晶基板的灰化(ashing)、感光性树脂的硬化以及杀菌等多种工业的应用。

专利文献1：特开2003-197152号公报

可是，虽然在介质阻挡放电灯的灯长是500mm以下的那样的较短的情况下，即便是将上述的铝制的外部电极紧密连接在密封容器上的结构也不会有问题，但如果灯的有效长度例如是超过1m的较长的长度，便发现存在以下所示的问题。即，伴随着介质阻挡放电灯的明灭在各部分上产生膨胀、收缩的影响。介质阻挡放电灯的密封容器在点灯(点亮)时变为约30～百数十℃。另一方面，外部电极由于通过制冷剂得到的冷却所以温度上升被抑制。但是，由于紧密连接在密封容器的外表面的上述外部电极，因是用金属材料形成的，所以热膨胀率较大，因此在介质阻挡放电灯的点灯时，温度伴随着密封容器的温度上升而上升并且膨胀，在熄灯时随着灯体的温度而冷却并收缩。与此相对，由于密封容器是由石英玻璃等热膨胀率较小的材料制成的，因此伴随着明灭的膨胀、收缩较少。

以上的构成的结果，伴随着介质阻挡放电灯的明灭在密封容器和外部电极之间产生摩擦(擦动)。如果灯长超过1m，则两者间的位置偏离就会达到1mm或其以上。并且，由于该摩擦外部电极会被磨去从而就容易产生粒径0.1mm左右的颗粒。一旦产生这样的颗粒，则会因为其附着在密封容器的表面而形成黑色附着物，从而给紫外线照度及其分布带来不良影响，或者颗粒会落在被照射物上而污损了被照射物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止了由外部电极与密封容器之间的摩擦(擦动)导致的颗粒的产生的介质阻挡放电灯以及使用了它的紫外线照射装置。

另外，本发明的具体的目的在于提供一种通过具备在密封容器与外部电极之间形成规定范围内的间隙的间隙形成装置而防止颗粒的产生，并且形成良好的介质阻挡放电地构成的介质阻挡放电灯以及使用了它的紫外线照射装置。

本发明的介质阻挡放电灯，其特征在于，具备：由紫外线透过性的材料制成的、呈细长的管状的密封容器；被封入密封容器内的受激准分子生成气体；以在密封容器内遍及其管轴方向的大体全长地产生介质阻挡放电的方式配设的内部电极；以沿着其管轴方向配设在密封容器的外表面、从而通过与内部电极的协作而在密封容器内产生介质阻挡放电的方式起作用的外部电极；沿着密封容器的管轴方向在密封容器以及外部电极之间形成满足数学式0＜G≤1.0(单位mm)的条件的间隙G的间隙形成装置。

在本发明中，由于具备以上的结构，虽然随着灯的明灭在密封容器与外部电极之间会产生膨胀、收缩，但至少在灯的有效长度的部分中在两者间不会产生摩擦，同时能够形成良好的介质阻挡放电。因此，即便灯的有效长度超过1m，也可以避免外部电极在被摩擦时被磨去而变为微粒子的颗粒从而附着在密封容器的外面，或者因落下而在紫外线照射装置的透光窗上或在没有透光窗的情况下在被照射物上产生黑色附着物这样的问题的发生。

根据本发明，可提供一种抑制由以热膨胀差为起因的外部电极与密封容器之间的摩擦而产生的颗粒的产生，同时形成良好的介质阻挡放电的介质阻挡放电灯以及使用了它的紫外线照射装置。

附图说明

图1是用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第1形态的局部剖面正视图。

图2是该发光管的局部破断正视图。

图3是展示该发光管的支撑部以及供电部的部分的局部破断·剖面正视图。

图4是展示该衬垫以及吸气装置的部分的主要部分正视剖面图。

图5是其侧视剖面图。

图6是展示用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第2形态的侧视剖面图。

图7是展示用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第3形态的正视图的局部剖面正视图。

图8是其两端部的部分正面。

图9是其管轴方向的中间部的相对于管轴正交的方向的剖面图。

图10是从图8的箭头方向看该等支撑机构所看到的部分侧视图。

图11是在用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第4形态中，记录了表示使间隙G变化时的管面照度的测定数据的表。

图12是表示上述使间隙G变化时的管面照度的曲线图。

图13是展示用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第4形态的主要部分侧视剖面图。

图14是该密封容器的管轴方向的主要部分剖面图。

图15是展示作为用于实施本发明的紫外线照射装置的一个形态的紫外线清洗装置的正视剖面图。

图16是其仰视图。

图17是上述沿着图6的XVII-XVII’线的剖面图。

图18是其高频点灯电路的电路图。

标号说明

1     密封容器                2      内部电极

4     供电线                  5      保持部

7     吸气孔                  8      找正臂

AA    吸气装置                EXL    介质阻挡放电灯

G     间隙                HFI    高频点灯电路

LT    发光管              OE     外部电极

S     间隙形成装置        S1     衬垫

S2    发光管支撑机构

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实施本发明的形态。

第1形态

图1至图5，展示了用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第1形态，图1是介质阻挡放电灯的局部剖面正视图，图2是发光管的局部破断正视图，图3是展示发光管的支撑部以及供电部的部分的局部破断·剖面正视图，图4是展示衬垫以及吸气装置的部分的主要部分正视剖面图，图5是该侧视剖面图。在本形态中，介质阻挡放电灯EXL，由密封容器1、受激准分子形成气体、内部电极2、外部电极OE以及间隙形成装置S构成，且由高频点灯电路HFI加载而点灯。再者，密封容器1、受激准分子形成气体以及内部电极2，被预先一体化而构成发光管LT。另外，在本形态中，除上述结构之外还具备吸气装置AA。

<关于发光管LT>

发光管LT，除上述的结构之外，在其两端还具有一对供电部3A、3B以及一对支撑部5、5。

关于密封容器1

密封容器1，由紫外线透过性的材料制成，并在内部形成细长的放电空间1a。例如，可采用将细长的管的两端密封从而在内部形成圆柱状的放电空间1a的结构。另外，还可如后述第2形态那样，采用通过将同轴、并且双层的细长的管的两端密封，从而在内部形成剖面为环状、且沿管轴方向成圆筒状的细长的放电空间1a’的结构。作为紫外线透过性的材料，一般使用合成石英玻璃来制作。但是，在本发明中，只要相对于要利用的波长的紫外线具有透过性，可使用任何材料形成密封容器。

另外，密封容器1，虽然其直径没有特别地限定，但要加大紫外线输出，最好将其直径设为12mm或其以上。另外，可将壁厚设在2mm以下，最好是0.3～1mm左右。与此相对，密封容器1的长度，在进行介质阻挡放电的情况下完全不受限制。因而。在本发明中，密封容器可根据需要的紫外线照射长度、即灯的有效长度，设定为任意的所希望的长度。此外，本发明相对于灯的有效长度在1m或其以上的情况特别有效，例如可设为2m左右的长尺寸体。

进而，在允许为了确保需要的紫外线量而将多个介质阻挡放电灯EXL以较窄的间隔并列地配置来使用的情况下，密封容器1最好是笔直的直管，但即便是多少有点弯曲也没关系。实际上，在形成细长的管之际很容易多少产生一点弯曲，例如相对于全长约1200mm，可形成最大1mm左右或其以下的弯曲。但是，这种程度的弯曲，大体上作为直管是被允许的。再者，在如后述那样配设由衬垫S1构成的间隙形成装置S的情况下，当密封容器1如上述那样弯曲时，通过以弯曲的背的部分与衬垫S1触接的方式进行配置，便易于将密封容器1与后述的外部电极OE之间的间隙G限制在规定范围内。再者，虽然由于如果管的剖面形状是圆形则制造成本相对较低，因而最好是圆形，但如果需要也可采用椭圆形、四边形等所希望的剖面形状。

另外，在将密封容器密封前的阶段，作为用于在将密封容器1的内部的放电空间1a的空气排出之后封入受激准分子生成气体的装置，可将排气管(图未示)连接在密封容器1上。在该情况下，排气管可连接在密封容器1的一方的端部附近，并且是在从后述的外部电极OE向外部露出的部位的侧面上。再者，要是经由排气管进行了排气，则将受激准分子生成气体从排气管封入密封容器1内，并将排气管焊开(焊断)，由此形成排气焊开部，将密封容器1不透气地密封。当经由形成在密封容器1的一端侧的排气管进行排气时，特别是在密封容器1为1m或其以上那样的较长的情况下，有要进行充分的排气则时间多少会有些变长这样的倾向。因此，如果需要，也可以构成为在密封容器1的两端附近形成一对排气管，从而同时进行排气。因而，在该情况下，就形成一对排气焊开部。

作为本形态的一个实施例，制作外径18mm、内径16mm、长1300mm、并在两端部的密封部1b具备埋设了钼箔的紧压密封部(夹紧密封部)的密封容器1。

关于受激准分子生成气体

作为受激准分子生成气体，可使用氙(Xe)、氪(Kr)、氩(Ar)以及氦(He)等稀有气体的一种或多种的混合或者稀有气体卤化物，例如卤化氙(XeCl、KrCl)等。再者，在封入稀有气体卤化物的情况下，也可以将稀有气体和氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)等卤素封入，然后使之在密封容器1的内部生成卤化物。另外，除受激准分子生成气体之外，根据情况也允许将不生成受激准分子的气体，例如氖(Ne)等混合。

进而，受激准分子生成气体，可以以13.3～40kPa的范围内的压力封入。随着压力的增大，灯效率上升，从而紫外线输出增大。但灯效率相对于压力的增加会表现出饱和的倾向。

作为本形态的一个实施例，将由氙构成的受激准分子生成气体用20kPa的压力封入。

关于内部电极2

内部电极2，以夹着密封容器1的壁面而与外部电极OE相对的方式配设。但是，内部电极2，也可以是以向放电空间1a露出的方式封装在密封容器内的形态、以及例如在密封容器1的内侧配设在放电空间1a的外部的形态的任何一种。在后者的形态的情况下，例如密封容器1是2层管结构，内部电极2沿着形成在密封容器1的中心轴侧上的筒状的壁面的外表面而配设。因而，在本发明中，所谓的内部电极2，是在从外部看密封容器1的情况下相对地配设在密封容器1的内侧的电极的意思。再者，在图1、图3、图4以及图5中，省略了内部电极2的图示。

如从以上的说明所能够理解的那样，在本发明中，内部电极2，只要是在密封容器1的内部，以遍及其管轴方向的大致全长即灯的有效长度的整体地引起介质阻挡放电的方式配设的电极，优选为在管轴方向上较长的电极即可，其余是任何的结构都可以。允许根据任意的要求选择例如棒状、板状、网格状(筛眼状)等已知的各种结构来使用。另外，构成内部电极2的材料没有特别地限定，但可使用例如钨、钼以及镍等耐火性的金属。由于钨和镍功函数相对较小，易放出电子，因此在使起动电压降低的方面很有效。

其次，对图2所示的内部电极2的优选的结构例进行说明。即，该内部电极2，被封装在密封容器1内，呈将多个独立的网格状部分2b沿密封容器1的轴方向分散配置，且在周围分别间隔有空隙地配设的结构的网格状。另外，多个网格状部分2b，成为分别经由连结部分2a连结而一体化的结构，以***到密封容器1的内部的状态而被配设。通过使用这样的内部电极2，能够相对地增大紫外线发生量。再者，网格状部分2b，相对于周方向既可以是连续的，也可以是断开的。

因而，在本发明中，在内部电极2成为网格状的情况下，该网格状部分2b，具体地说允许成为例如分别独立的环状或分别相互连接的螺旋状或线圈状或网眼状等。

如果更详细地叙述图2所示的优选的结构例，则多个网格状部分2b，被构成为由多个连结部分2a连结且导电地连接而以规定的一定间隔配置，并且连结部分2a沿着密封容器1的中心轴延伸。因此，由于内部电极2的整体呈具备多个环状支撑体(リングアンカ-)(相当于网格状部分)的复印用卤素灯泡的灯丝那样的形态，因此在制造内部电极2的时候可沿用复印用卤素灯泡的制造设备，内部电极2的制造变得容易。但是，如果需要，也可采用偏离密封容器1的中心轴而将连结部分2a直接连接在网格状部分2b的环的部分上的结构。另外，连结部分2a，既可以是单线的直线状，另外也可以成为相对于密封容器1的内径，外径在20％或其以下的线圈状。进而，最好以在中心轴方向上作用有适当值的张力、优选为2kg或其以上的张力的状态对连结部分2a进行封装。要使张力起作用，若将内部电极2形成为线圈状则较合适。但是，即便不是线圈状，也可使中心轴方向的张力作用在连结部分2a上。不管连结部分2a是什么形状，通过以其两端侧密封固定在形成在密封容器1的两端部的扁平的密封部1b上，便很容易使张力作用在连结部分2a上。但是，如果需要，也可通过以其一端将连结部分2a仅密封固定在密封容器1的一侧上，而将另一端通过适当的装置，例如灯丝的支撑线，固定在密封部1b上，从而使张力作用在连结部分2a上。

与此相对，在网格状部分2b成为螺旋状或网眼状的情况下，该螺旋或网眼的部分也作为连结部分2a而起作用，多个网格状部分2b相互机械地以及导电地连结。但是，通过将由单一或多个棒状体构成的连结部分2a焊接在螺旋状或网眼状的网格状部分2b上，可赋予内部电极2以更好的保形性。或者如果代替棒状体的连结部分2a而安装卷线框(卷枠)，并利用该卷线框形成螺旋状或网眼状的网格状部分2b，则保形性会变好。再者，卷线框可以是绝缘性以及导电性的任何一种。相对于网格状部分2b，如果采用上述的任何一种结构，都可赋予内部电极2的整体以形状的稳定性，从而使其处理变得容易。另外，内部电极2，按照其网格状部分2b的相对于轴方向的间距P(m)与后述的受激准分子生成气体的压力p(Pa)的积p·P在规定的范围内的方式构成。进而，即便在如后述那样升高受激准分子生成气体的封入压从而使灯效率提高的情况下，也最好将网格状部分2b与密封容器1的内壁面之间的距离设在3mm或其以下。只要上述距离在3mm或其以下，在某些条件下就能够将放电维持电压抑制在1000V或其以下。

其次，对将内部电极2配设在由石英玻璃制成的密封容器1的内部的情况下的支撑结构以及供电结构进行说明。在将内部电极2密封固定在密封容器1内时，如图2所示，可采用使用了密封固定金属箔1b1的密封固定结构。即，通过焊接等将拉伸内部电极2的连结部分2a的两端而形成的直线状的端部2c连接在密封固定金属箔1b1上，然后在将内部电极2***密封容器1之后，加热端部的石英玻璃，然后在使之软化的状态下，从密封固定金属箔1b1的上方紧压密封。这样一来，在密封容器1的端部形成密封部1b从而将内部电极2支撑在规定的位置上。

作为本形态的一个实施例，将内部电极2作用上约2kg的张力而架设在密封容器1的放电空间1a内，其中所述的内部电极2是由将线径为0.26mm的钨线缠绕起来而成的外径为1.2mm的线圈形成连结部分2a、由以15mm间隔的一定间隔安装在连结部分2a上的环状支撑体形成了网格状部分2b的内部电极。

供电部3A、3B

供电部3A、3B，是构成用于对内部电极2供给介质阻挡放电所必需的灯电流的供电端的部件。再者，可以根据期望，以能够从内部电极2的一方的端部或两方的端部或者以及中间同时并行地供电的方式配设任意数量的供电部。即，在只从内部电极的一端部供电的情况下，只要至少仅在该一端部上配设供电部即可。在从两端供电的时候，只要将一对供电部3A、3B分散地配设在密封容器1的两端部即可。此外，在从密封容器1的中间部也供电的时候，在密封容器1的中间部也可以配设希望数量的供电部。

另外，供电部3A、3B，既可以通过使内部电极2延长而与内部电极2形成为一体，也可将作为单体而准备的部件通过焊接、铆接等方法连接在内部电极2上。进而，供电部3A、3B，允许成为线状、棒状、按钮状以及销状等多种形状。再者，也可以只给供电部3A、3B的任何一方供电，而预先使另一方处于电气上悬空(悬浮)的状态。

作为本形态的一个实施例，将供电部3A、3B分别形成为棒状，将其内端焊接在埋设于密封容器1的两端的密封部1b内的钼箔1b1上，其外端从形成在密封容器1的两端的密封部1b沿着管轴向外部突出。另外，供电部3A、3B，其外端在后述的支撑部5的内部分别被铆接连接在供电线4上。再者，供电线4连接在后述的高频点灯电路HFI的输出端上。

支撑部5

支撑部5，如图3所示，具备带底圆筒状的盖体5a、箍紧环5b以及安装臂5c。盖体5a包围发光管LT的端部。并且，在底部具有供电线4的插通孔5a1。箍紧环5b配设在盖体5a的开口端，通过将密封容器1的端部从其外侧箍紧来支撑发光管LT。安装臂5c从盖体5a的侧面向图中上方突出，从而在盖体5a的上表面触接在图1所示的找正臂(找正位置用臂/定位臂)8上的状态下将发光管LT安装在图未示的固定部分上。再者，找正臂8从外部电极OE的管轴方向两端向密封容器1的端部方向延伸，从而规定发光管LT、进而密封容器1的安装位置。因而，找正臂8，与支撑部5协作而构成发光管支撑机构S2，并在密封容器1的外表面与外部电极OE之间形成规定范围的间隙G。再者，对其详细内容在后面叙述。

<关于外部电极OE>

外部电极OE，以至少在介质阻挡放电灯EXL的有效长度的部分上，在密封容器1的外表面上保持规定的间隙G地沿着其管轴方向延伸的方式配设。并且，外部电极OE，隔着密封容器1的至少一个壁面而与内部电极2相对，并通过外部电极OE与内部电极2的协作而发挥作用，使得在密封容器1的放电空间1a内引起以密封容器1的壁面为介质的介质阻挡放电。

另外，在本发明中，外部电极OE可以是具备刚性的结构以及具备可挠性的结构的任何一种。在刚性的情况下，允许是由导电性金属制成的、热容量较大的、成为块状的、图示那样的外部电极OE。因而，根据期望，可将以往称为灯体的部件直接作为外部电极来使用。在该情况下，没必要采用在灯体与密封容器1之间夹持由以往所使用的铝制的薄板构成的外部电极OE这样的结构。但是，只要在外部电极OE与密封容器1之间形成规定的间隙G，根据希望也允许在灯体与发光管LT之间填充薄板的外部电极OE。另外，为了冷却密封容器1的产生介质阻挡放电的区域部分，可在外部电极OE上附加配设冷却装置9。在该情况下，虽然冷却装置9可以是任何结构，但最好在外部电极OE上附加设置在内部流通水等制冷剂的冷却水路。在图5所示的形态中，冷却装置9由管状的冷却水路构成，并通过焊接在外部电极OE的两侧面上而构成。

进而，外部电极OE可成为连续的面状或网格状的任何状态。再者，所谓的网格状，说的是成为网眼状、冲孔状、格子状等。

再者，外部电极OE，最好具备以包围密封容器1的外周的相当程度的部分的方式凹曲的曲面。外部电极OE的曲面，可在密封容器1的外周的60～300°左右、较佳为90～240°、优选为120～180°的范围内选择包围的角度范围。因而，密封容器1的没有配设外部电极OE而向外部露出的部分，就以从360°减去包围角度所得到的角度范围来形成，从上述露出部分向外部、且遍及沿着发光管LT的管轴方向的较长的距离地照射透过了密封容器1的壁面的紫外线，从而利用于各种目的。而且，当外部电极OE包围密封容器1的一部分的角度范围时，仅在外部电极OE相对的区域中产生介质阻挡放电，密封容器1的其余的区域作为紫外线的透过窗而发挥作用。若外部电极OE包围密封容器1的角度范围在90～240°左右的范围内，则通过介质阻挡放电，可放射出相对较多量的紫外线，并且还能够以较理想的角度照射所放射出的紫外线。另外，如果外部电极OE的包围范围在120～180°的范围内，则除上述以外，外部电极OE与密封容器1之间的组装以及分解和外部电极的制作都变得容易。再者，外部电极OE的上述曲面，可以是紫外线反射性的，也可以是非反射性的。

再者，外部电极OE，可以是相对于密封容器1可装卸的形态以及不可装卸的形态的任何一种。并且，外部电极OE具有与内部电极2大致正对那样的管轴方向的长度。这样一来，可沿着密封容器1的管轴方向产生介质阻挡放电。

再者，在外部电极OE的管轴方向的中间部，例如中央部，可形成收纳后述的衬垫S1的嵌合槽6以及吸气孔7。嵌合槽6，如图4以及图5所示，以相对于管轴正交的方式形成，向外部电极OE的下表面开口。吸气孔7，横跨嵌合槽6而形成，且同时将外部电极OE上下贯通。

作为本形态的一个实施例，外部电极OE，利用下表面形成为凹形的圆弧状曲面从而成为导水管状(凹形的瓦状)的铝块而作成。

<关于间隙形成装置S>

间隙形成装置S，是遍及密封容器1的成为灯的至少有效长度的管轴方向的整个区域上，在密封容器1的外表面与外部电极OE之间，形成满足数学式0＜G≤1.0(单位mm)的条件的间隙G的装置，但在本发明中，具体的结构没有被特别地限定。再者，在本形态中，由衬垫S1和发光管支撑机构S2构成间隙形成装置S。

对间隙G以满足数学式0＜G≤1.0(单位mm)的条件的方式进行限定的理由如下。即，如果间隙G是0mm，则由于会产生密封容器1的外表面与外部电极OE之间的摩擦(擦动)，并产生不希望的颗粒，因此不可取。相反，如果间隙G超过1.0mm，则由于在外部电极OE与放电空间之间形成的静电电容变得过小，所以在合理的电压的施加下，难以产生稳定的介质阻挡放电，因此不可取。另外，即便施加非常高的电压来产生介质阻挡放电，紫外线产生量的降低也会过大。因此，导致点灯电路和紫外线照射装置的成本增加。与此相对，只要间隙G在满足上述数学式的范围内，则在防止因密封容器1的外表面与外部电极OE之间的摩擦而导致的颗粒的产生的同时，还可确保所期望的紫外线产生量。

另外，间隙G，较佳为满足数学式0.05≤G≤0.5(单位mm)的条件的范围。即，如果间隙G在0.05mm或其以上，则容易沿着密封容器1的管轴方向形成连续的一定的间隙。与此相对，如果间隙不到0.05mm，则存在由如下倾向，即，因为在制作上难以回避的密封容器1的略微的弯曲，所以沿着管轴方向的一定的间隙G的形成就变得很困难。另外，还因为如果间隙G在0.5mm或其以下则紫外线产生量就会充分地增多。

进而，间隙G，最好根据空间来形成。但是，允许根据希望，在不会给沿着密封容器1的照射方向的表面的管轴方向的紫外线照度分布带来所不期望的影响，并且不会产生颗粒的范围内，通过填充绝缘体而形成。

再者，为了将外部电极OE与密封容器1相互间固定，可以在位于从灯的有效长度的部分偏离开的端部侧的部分上，将外部电极OE与密封容器1的两端部相互固定。为了该固定，外部电极OE的端部的一部分接触在密封容器1的外表面上，根据以下的理由这是被允许的。即，即便因上述的接触而出现了相对于介质阻挡放电灯的照射侧的表面的沿着管轴方向的紫外线照度分布的影响，但由于是灯的有效长度以外的部分，因此不会有问题。

衬垫S1，是在介质阻挡放电灯EXL的有效长度的中间部，例如在中央部，为了将密封容器1与外部电极OE之间的间隙G沿着密封容器1的管轴方向保持在前述规定范围内，根据希望而附加设置的。并且，可利用导电性物质以及绝缘物质的任何一种形成。作为导电性物质，不锈钢(SUS)由于耐磨损所以较合适。另外，作为绝缘性物质，由于石英玻璃、陶瓷等同样地耐磨损，所以较合适。为了按需要规定外部电极OE与密封容器1之间的间隙G的大小，衬垫S1被嵌合安装在例如外部电极OE的密封容器1侧的曲面部。但是，在衬垫S1是由SUS等导电性物质形成的情况下，应该以使衬垫S1的管轴方向的宽度尺寸、即壁厚在3mm或其以下的方式形成。这样一来，即便在与外部电极OE导电性地连接的状态下配设衬垫S1，也不会因在衬垫S1的周围产生的较强的介质阻挡放电而使管轴方向的照度分布变化到所不希望的程度。再者，该情况已通过实验而确认过。

另外，为了将密封容器1的位置相对于外部电极OE按规定地固定，衬垫S1最好具备与密封容器1的外周嵌合从而将其保持的凹形部r。为了实现这一点，衬垫S1可由下述那样的部件构成，所述的部件是通过将板材的一部分切割而形成可嵌合密封容器1的凹形部r，或通过弯曲条状的金属部件而形成可嵌合密封容器1的凹形部的部件。在使用前者的结构的衬垫S1的情况下，可在外部电极OE的凹曲的曲面部分上形成与管轴方向正交的嵌合槽6，将衬垫S1嵌合安装在该嵌合槽6内。另外，在衬垫S1是后者的结构的情况下，可通过将弯曲的衬垫S1粘贴在外部电极OE的凹曲的曲面上，以此来安装衬垫S1。衬垫S1的与密封容器1相面对的部位，允许构成为与密封容器1的外表面接触，或者形成一点点间隙而分离。

进而，衬垫S1，其配设数量没有特别地限定，但应该是在能够按需要限制密封容器1的位置的范围内尽可能少的数量。例如，作为参考值，只要按照以500～800mm左右的间隔、使密封容器1包括因衬垫S1所得到的保持而固定以及保持在外部电极OE上的方式构成，则将外部电极OE与密封容器1之间的间隙G维持在规定范围内就变得可靠。

灯支撑机构S2由前述一对支撑部5、5以及找正臂8构成。找正臂8，其从外部电极OE的管轴方向的两端突出地延伸出一对，使一对支撑部5、5触接在其前端部。其结果，密封容器1的两端部，经由支撑部5、5以及找正臂8一面形成前述间隙G一面被支撑在外部电极OE的两端部上。

作为本形态的一个实施例，密封容器1的外表面与外部电极OE之间的间隙G，通过间隙形成装置S被设定为0.35±0.15mm。

<关于吸气装置AA>

吸气装置AA，如图4以及图5所示，由吸气孔7以及图未示的排气通道(管道)构成。由于吸气孔7横跨外部电极OE的嵌合槽6而形成，因此下端的开口端被分开在间隙形成装置S的衬垫S1的两侧开口。因此，衬垫S1的两侧的空气被吸气孔7很好地吸气。而且，通过吸气孔7内而被向外部电极OE的外部排出的空气，进一步通过排气通道而被向紫外线照射装置的外部排出。因而，即便假设衬垫S1与密封容器1摩擦从而使衬垫S1被磨去，从而产生微粒和微量的颗粒，颗粒也会与周围的空气一起通过吸气装置AA被迅速地向外部排出。

<高频点灯电路HFI>

高频点灯电路HFI，在介质阻挡放电灯EXL的内部电极2与外部电极OE之间施加高频电压，从而对介质阻挡放电灯EXL加载而使之点灯。另外，高频点灯电路HFI以并联逆变器(インバ-タ)为主体而构成，其高频输出，分别将其高电位侧经过供电线4、4再经由介质阻挡放电灯EXL中的发光管LT的一对供电部3A、3B而施加在内部电极2上，另外将低电位(接地)侧施加在外部电极OE上。

<介质阻挡放电灯EXL的点灯动作>

介质阻挡放电灯EXL，由于如上述那样连接在高频点灯电路HFI的高频输出端上，因此当接通高频点灯电路HFI的图未示的输入电源时，所产生的高频的输出会被施加在内部电极2与隔着密封容器1的壁面而与之相对的外部电极OE之间。其结果，在密封容器1的内部产生介质阻挡放电。通过该介质阻挡放电，由氙的受激准分子放射以172nm为中心波长的真空紫外光。由于真空紫外光透过密封容器1的壁面之后被向外部导出，因此可按照各自不同的目的来对其加以利用。

以下，对用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第2至第4形态进行说明。在各形态中，对与图1至图6相同的部分标以相同的标号而省略说明。

第2形态

图6是展示用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第2形态的侧视剖面图。本形态是介质阻挡放电灯EXL的发光管LT不同。

即，发光管LT，其密封容器1’为2层管结构，在内部形成的放电空间1a’成为圆筒状。因此，密封容器1’，其横剖面成为环状，作为整体可理解为成为食品中的圆筒状鱼糕(竹輪)那样的形状。

另外，内部电极2，成为圆筒状而在密封容器1’的内方与密封容器1’的外表面紧密连接地配置。而且，利用由导电性材料构成的板材或网格材料形成。

外部电极OE，成为与第1形态同样的结构以及相对于密封容器1的配置。

第3形态

图7至图10展示了用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第3形态，图7是整体的正视图，图8是两端部的部分正视图，图9是管轴方向的中间部的相对于管轴正交的方向的剖面图，图10是从图8的箭头方向看灯支撑机构所看到的部分侧视图。本形态，主要是在以通过悬吊(悬挂)外部电极OE来支撑介质阻挡放电灯EXL整体的方式构成的这一点与第1形态不同。

即，由呈倒L字状弯曲的导电性的一对悬吊臂11、11来支撑外部电极OE的两端部，同时外部电极OE与悬吊臂11、11导通。

外部电极OE，在其铝块的内部通过例如挤压成形等直接形成由冷却水路构成的冷却装置9。再者，外部电极OE，经由悬吊臂11、11而与接地电位相连接。

悬吊臂11，在图中的下端部，支撑外部电极OE以及发光管LT，进而支撑密封容器1，在图中的上端部，被固定在紫外线照射装置等接地电位部分上。另外，悬吊臂11，特别如图8所示，绝缘地安装固定有与内部电极2连接的电源端子12。

电源端子12，经由省略了图示的绝缘连接导体而与图未示的高频点灯电路的高电位侧的输出端连接。再者，高频点灯电路的低电位侧的输出端连接在接地电位上。另外，电源端子12，经由导电性支撑板13以及供电线4而连接在内部电极2上。

找正臂8，由螺丝8a固定在外部电极OE的端面上。而且，如图8以及图10所示，具有供支撑部5触接的触接部8b。

在图8中，右侧的支撑部5，除了盖体5a、箍紧环5b、安装臂5c以外，还具有绝缘体5d、中继板5e以及板弹簧5f。绝缘体5d固定在安装臂5c上。中继板5e，以与安装臂5c成绝缘关系的方式固定在绝缘体5d上。板弹簧5f，以机械性的支撑关系介于中继板5e与导电性支撑板13之间。

图8的左侧的支撑部5，安装臂5c直接固定在板弹簧5f上。再者，图2所示的与内部电极2连接的左侧的供电部3A，不与高频电源电路连接而成为电气上悬空的状态。

而且，发光管LT、进而密封容器1，通过以上说明的支撑部5而被安装在悬吊臂11上。在该状态下，发光管LT，进而密封容器1，通过板弹簧5f的弹性作用而被向外部电极OE侧弹力地推压，从而与找正臂8触接而被支撑。其结果，密封容器1的外表面与外部电极OE之间的间隙G满足前述规定的条件。再者，在图7以及图8中，省略了内部电极2的图示。

图11以及图12展示了在用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第3形态中使间隙G变化时的管面照度，图11是记录了测定数据的表，图12是曲线图。即，是根据在发光管LT的中央部正下方测定使间隙G从0到0.6mm按每0.1mm变化时的管面照度所得到的数据而制作的图表。再者，在图12中，横轴表示间隙G(mm)，纵轴表示以间隙不存在的状态、即间隙0mm时的管面照度为100％的相对管面照度(％)。另外，介质阻挡放电灯EXL的点灯条件是灯电压173.2V、灯电流2.65A、灯电力459W，这是固定的。

如从图11以及图12可以理解的那样，随着间隙G变大，管面照度降低，如果间隙G在0.5mm或其以下，相对于间隙0mm的时候的管面照度就会在80％或其以上。

第4形态

图13以及图14展示了用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第4形态，图13是主要部分侧视剖面图，图14是密封容器的管轴方向的主要部分剖面图。本形态，在第3形态中，在附加设置了衬垫S1以及吸气装置AA这一点上有所不同。

即，衬垫S1，以下端部不会掉下的方式由爪(止动件)15、15固定。

吸气装置AA，除吸气孔7以外还具备排气集合箱16、排气通道(管道)17。排气集合箱16，配设在外部电极OE的图中的上表面，使从吸气孔7吸入的大气、例如空气集合，同时从形成在其顶部的排气口16a排出。排气通道17，基端由管接头(联接器)连接在排气口16a上，前端伸至从介质阻挡放电灯EXL分离的图未示的排气位置。

图15至图18展示了作为用于实施本发明的紫外线照射装置的一个形态的紫外线清洗(洗涤)装置，图15是正视剖面图，图16是仰视图，图17是沿着图16的XVII-XVII’线的剖面图，图18是高频点灯电路的电路图。在各图中，对与图1至图5相同的部分标以相同的标号而省略说明。紫外线照射装置UVW，具备紫外线照射装置本体21、高频点灯电路22以及多个介质阻挡放电灯EXL。

在本发明中，紫外线照射装置UVW意味着利用从介质阻挡放电灯EXL产生的紫外线的所有的装置。例如，半导体步进曝光装置(ステツパ-)、光清洗(洗涤)装置、光硬化装置以及光干燥装置等。另外，紫外线照射装置本体22由从紫外线照射装置UVW中除去了介质阻挡放电灯EXL以及高频点灯电路22后所剩下的部分构成。

介质阻挡放电灯EXL，根据需要可使用1至多根(在图17所示的形态中，将多根相邻配置)。

高频点灯电路22，将产生的高频电压施加在介质阻挡放电灯EXL上从而使之点灯。因此，高频点灯电路22包括高频产生装置，产生高频电压从而向介质阻挡放电灯提供其点灯所需要的高频电力。再者，对高频而言产生10kHz或其以上、较佳为100kHz～2MHz的频率。进而，高频点灯电路22，最好在介质阻挡放电灯EXL的稳定点灯时施加3000V左右或其以下、较佳为1000～2500V的高频电压。进而，介质阻挡放电灯EXL的起动电压是2～6.0kVp-p，通过将高频点灯电路22的二次开路电压升高到起动电压，可很容易地使其起动。在该情况下，如果作为高频产生装置以并联逆变器为主体而构成，则很容易得到较高的升压比，并且，例如即便因外部电极OE的压接状态发生变化而导致介质阻挡放电灯EXL的外部电极OE与内部电极2之间的静电电容发生变化，也不会影响高频输出，因此高频点灯电路22的设计就变得容易，所以很合适。而且，如果高频输出波形是正弦波，则在将介质阻挡放电灯EXL点灯之际噪音的产生会变少。

但是，根据需要，也可以一并使用与高频点灯电路22相分开的起动用脉冲电压产生装置。再者，虽然最好是介质阻挡放电灯EXL与高频点灯电路22配置在相靠近的位置上，但根据需要，也可配置在相互分离的位置。介质阻挡放电灯EXL与一般的放电灯不同，没有必要串联连接限流装置。但是，为了将灯电流调节为规定值，根据需要可以串联连接适当值的阻抗来进行点灯。另外，在将介质阻挡放电灯EXL与高频点灯电路22相连时，如果将外部电极OE接地，则噪音产生会变少。

高频点灯电路22，只要是输出脉冲电压的即可，不用管其余的结构如何，但例如通过使用输出矩形波的逆变器，可得到矩形波的脉冲。但是，也可以是使用输出正弦波的逆变器得到正弦波的脉冲的结构。

而且，在本发明中，由于可避免来自于介质阻挡放电灯EXL的因外部电极OE与密封容器1的摩擦而产生的黑色附着物的发生，因此没必要在被照射物与介质阻挡放电灯EXL之间配设由合成石英玻璃制成的透光窗。因此，因透光窗而导致的紫外线的损失消失，并且，可缩短相对于被照射物的照射距离，所以在可提高紫外线照度的同时，还可实现成本降低。

可是，紫外线照射装置本体21，作为整体成为箱状，内部按上下划分为紫外线照射室21a和电源室21b。紫外线照射室21a和电源室21b，被构成为一端可通过铰链(合页)21c开关。

在紫外线照射室21a内，如后述那样并列配置多个介质阻挡放电灯EXL。多个介质阻挡放电灯EXL，其外部电极作为单一的块而形成。因而，外部电极OE的凹曲的曲面以相邻得状态并列配置有多个。另外，紫外线照射室21a，被固定地配设在清洗装置的被照射物的输送装置的上部，并且下面开放，从而以极近的位置向在下面的正下方通过的被照射物(图未示)照射真空紫外光。再者，在图16中，划有斜线的部位表示紫外线有效照射区域。另外，虽然省略了图示，但在多个介质阻挡放电灯EXL的外部电极的上表面，配设有与各自的介质阻挡放电灯EXL的吸气孔连通的排气集合箱，并经由该排气集合箱而连接着排气管。并且构成为经由排气管而从吸气孔吸入的密封容器1的衬垫S1周边的空气被向外部排气。

电源室21b，在其内部收纳有高频点灯电路22以及省略了图示的控制电路，并能够以铰链21c为旋转中心向图15中上方旋转。再者，21b1是用于在电源室21b的旋转时把持的手柄(把手)，21b2是在搬运紫外线照射装置本体21或电源室21b之际的手柄，21b3是电源配线的保护装置(护罩)。

高频点灯电路22收纳在电源室21b内，对经由电源配线的保护装置21b3导入到电源室21b内的电源进行变换而产生高频电压，然后向多个介质阻挡放电灯EXL的每一个供电。

另外，高频点灯电路22为图18所示的电路结构。即，高频点灯电路22是以电感L、一对开关元件Q1、Q2、输出变压器OT、共振电容器C1以及控制电路CC为主体而构成的，具备直流输入端子t1、t2、高频输出端子t3、t4的并联形逆变器。直流输入端子t1、t2通过升压斩波电路而与输出直流电压可变的直流电源(图未示)相连接。高频输出端子t3、t4连接在介质阻挡放电灯上。

另外，直流输入端子t1，串联地经由电感L而连接在输出变压器OT的1次线圈pw1的中点上。直流输入端子t2连接在一对开关元件Q1、Q2的连接点上。一对开关元件Q1、Q2串联连接，并且相对于输出变压器OT的1次线圈pw1、pw2、pw3并联连接。输出变压器OT具备3组1次线圈pw1、pw2、pw3、3组2次线圈sw1、sw2、sw3、激励线圈(ドライバ卷線)fw以及检测线圈dw。而且，1次线圈pw1、pw2、pw3与2次线圈sw1、sw2、sw3成对。另外，1次线圈pw1、pw2、pw3相互并联连接。与此相对，2次线圈sw1、sw2、sw3相互串联连接，其两端连接在高频输出端子t3、t4上。共振电容器C1并联连接在1次线圈pw1、pw2、pw3上。激励线圈fw以及检测线圈dw连接在后述的控制电路CC上。

控制电路CC具备激励电路DC以及保护电路PC。激励电路DC，其输入端连接在激励线圈fw上，发出激励信号并提供给开关元件Q1、Q2。由此，并联逆变器自激振荡。保护电路PC，其输入端连接在检测线圈dw上，如果检测到介质阻挡放电灯EXL的起动，就通过例如控制直流电源等降低高频输出电压。

而且，高频点灯电路22通过具备上述的电路结构，将介质阻挡放电灯EXL起动而进行点灯。而且，可以由保护电路PC监视表现在输出变压器OT的检测线圈dw上的检测电压，如果在起动后高频输出电压上升，则使其降低从而作出保护动作，以免施加在开关元件Q1、Q2上的电压超过其耐压。另外，可配合高频输出的程度来调节从激励电路DC输出的激励信号。

可是，多个介质阻挡放电灯装置单元EX，以彼此相邻的状态配置在紫外线照射室21a内。但是，为了制造的容易以及维修，所需的介质阻挡放电灯EXL每个都是可装卸的。

另外，为了使冷却水在外部电极OE的冷却水路流通，在其流入口结合有用于提供冷却水的配管，并在流出口结合有用于排水的配管。

Claims (2)

1.一种介质阻挡放电灯，其特征在于具备：由紫外线透过性的材料构成的呈细长管状的密封容器；

被封入密封容器内的受激准分子生成气体；

以在密封容器内遍及其管轴方向的大体全长地产生介质阻挡放电的方式配设的内部电极；

以沿着其管轴方向配设在密封容器的外表面、通过与内部电极的协作而在密封容器内产生介质阻挡放电的方式发挥作用的外部电极；以及

沿着密封容器的管轴方向在密封容器以及外部电极之间形成满足数学式0mm＜G≤1.0mm的条件的间隙G的间隙形成装置。

2.一种紫外线照射装置，其特征在于具备：权利要求1所记载的介质阻挡放电灯；

配设有介质阻挡放电灯的紫外线照射装置本体；

对介质阻挡放电灯进行点灯的高频点灯电路。

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