JP2016215183A - 紫外光照射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流体に紫外光12を照射する紫外光照射装置30であって、深紫外光発光素子31、紫外光フィルタ32、および、サイクロン構造体33を備える。深紫外光発光素子31は、上方に向けて深紫外光を発光する素子であり、放電空間10で発生した励起光を受けて紫外光を発光する発光層4を有する。紫外光フィルタ32は、波長が200nm以下の光の80%以上を吸収または反射する。サイクロン構造体33は、外部から流入された流体を旋回させる筒状構造体14と筒状構造体14で旋回した流体を外部に流出させるように導く錐状構造体13とを有する。
【選択図】図1
Description
はじめに、本開示の基礎となった知見について説明する。環境負荷の観点から、例えば欧州のWEEE&RoHS指令のような、水銀などの環境有害物質に対する規制が厳しくなっている。このため、水銀ランプに代わる紫外光の光源の開発が望まれている。
図1は、実施の形態1における紫外光照射装置30の構造を示す模式断面図である。紫外光照射装置30は、流体(液体または気体)に紫外光(より特定的には深紫外光)12を照射する装置であって、深紫外光発光素子31、深紫外光発光素子31の上に設けられた紫外光フィルタ32、および、紫外光フィルタ32の上に設けられたサイクロン構造体33を備える。
深紫外光発光素子31は、全体として、角筒構造(例えば、縦が5〜10cm、横が5〜10cm、高さが3〜5cm)を有し、第1基体2と第2基体3とを封着材8を介して接合した構成を有する。第1基体2には、放電空間10で放電を発生させるため電圧を印加するための複数の電極7が配設され、電極7を覆うように誘電体層6が積層されている。誘電体層6上の放電空間10側には、イオン衝撃から誘電体層6を保護する保護層5と、深紫外光を発光する発光層4が形成されている。なお、保護層5は構成要素として必須ではなく、形成されていなくてもよい。
紫外光フィルタ32は、深紫外光発光素子31の上に設けられ、波長が200nm以下の光の80%以上を吸収または反射するフィルタである。本実施の形態では、紫外光フィルタ32は、平面視(図面における上方から下方を見たとき)において深紫外光発光素子31(あるいは、第2基体3)と略同じ外形を有し、深紫外光発光素子31(より厳密には、第2基体3)の上に重なるように、封着材8と同じ材料(封着材料)等を用いて深紫外光発光素子31と接合されている。
サイクロン構造体33は、深紫外光発光素子31から紫外光フィルタ32を透過してきた紫外光12が照射される流路を形成する構造物であり、紫外光フィルタ32の上に設けられ、例えば、金属(ステンレスまたはアルミニウムなど)で構成される。サイクロン構造体33は、外部から流入された流体を旋回させる筒状構造体14と、筒状構造体14で旋回した流体を外部に流出させるように導く錐状構造体13とを有する。
排気工程は、放電空間10のガスを排気する工程である。加熱炉52内部の温度が軟化点温度以下になると、図5の(d)に示すように、バルブ61を閉じ、バルブ63およびバルブ65を開いて、複数の貫通孔11(11a及び11b)からチップ管9a、9bを通して放電空間10を排気する。そしてヒータ51を制御して加熱炉52内部の温度を所定の時間保持しながら、排気を継続して行う。その後、ヒータ51をオフにして加熱炉52内部の温度を室温まで低下させる。この間も排気を継続して行う(期間4)。
放電ガス供給工程は、真空排気された放電空間10にネオン(Ne)およびキセノン(Xe)等を主成分とする放電ガスを供給する工程である。加熱炉52内部の温度が室温まで低下した後、図5の(e)に示すように、バルブ63を閉じ、バルブ64およびバルブ65を開いて、チップ管9a、9bから複数の貫通孔11(11a及び11b)を通して放電ガスを所定の圧力となるように供給する。その後、チップ管9a、9bの先端(それぞれ、配管53、54)との接続箇所を加熱して封止する。
図9は、実施の形態2における紫外光照射装置90の構成を示す模式断面図である。図10は、図9に示される反応槽33aの構造を示す図、つまり、図9のX−X線を含む面(すなわち紙面に垂直な面)で反応槽33aを切断して得られる切断面を平面視した図である。上述した実施の形態1およびその変形例では、サイクロン構造体33が、外部から流入した流体に紫外線を照射するための反応槽として用いられていた。実施の形態2の紫外光照射装置90は、サイクロン構造体33に代えて反応槽33aを備えている点で実施の形態1の紫外光照射装置30と異なる。実施の形態2の紫外光照射装置90の他の構成は、実施の形態1と同一である。本実施の形態において、実施の形態1と同様の部分については同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
以下、本開示の実施の形態3に係る紫外光照射装置201の構成について、図11を用いて説明する。図11は、本実施の形態に係る紫外光照射装置201の構成を示す断面図である。本実施の形態において、実施の形態1と同様の部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
3、3a 第2基体
4、41、42、43 発光層
5 保護層
6 誘電体層
7 電極
8 封着材
9、9a、9b チップ管
10 放電空間
11、11a、11b 貫通孔
12 紫外光(より特定的には深紫外光)
13 錐状構造体
13a 蓋
14 筒状構造体
15 流入口
15a 流入路
16 流出口
16a 流出路
17 曲面壁
30、30a、90、201 紫外光照射装置
31、31a、31b 深紫外光発光素子
32 紫外光フィルタ
33 サイクロン構造体
33a 反応槽
51 ヒータ
52 加熱炉
53、54 配管
61、63、64、65 バルブ
62 ガス逃がし弁
66 圧力計
71 乾燥ガス供給装置
72 排気装置
73 放電ガス供給装置
100 封着・排気用加熱炉
200 乾燥ガス
Claims (8)
- 主面を有する第1基体と、
前記第1基体の前記主面に位置する複数の電極と、
前記複数の電極を覆う誘電体層と、
前記誘電体層に対向して位置し紫外光を透過する材料を含む第2基体と、
前記第1基体と前記第2基体との間に密閉された放電空間が形成されるように、前記第1基体と前記第2基体とを接合し、前記第1基体および前記第2基体とともに前記放電空間を封じる封着材と、
前記誘電体層の上方、および/または前記第2基体の前記放電空間側の面の上方に位置し、前記放電空間で発生した励起光を受けて紫外光を発光する発光層と、
前記第2基体の前記放電空間側とは反対側の面の上方に設けられた反応槽とを備え、
前記反応槽は、筒状構造体と、前記反応槽の外部から流入した流体を前記筒状構造体の内部に導く導入路と、前記筒状構造体の内部から流出した流体を前記反応槽の外部に導く導出路とを備え、
前記筒状構造体の内部の底面の内接円の直径をha、前記筒状構造体の内部の高さをhcとすると、ha/hcは5以上且つ10以下である紫外光照射装置。 - 前記導入路および前記導出路は、前記筒状構造の中心部に対して体対角に位置する請求項1に記載の紫外光照射装置。
- 前記筒状構造体は、前記導入路が当該筒状構造体の内部に導いた前記流体を旋回させ、
前記反応槽は、更に、前記筒状構造体の内部で旋回した流体を前記導出路に流出させる錐状構造体を備える請求項1に記載の紫外光照射装置。 - 前記筒状構造体は、角筒構造を有し、角部には、曲面の内壁を有する、請求項1〜3の何れか1項に記載の紫外光照射装置。
- 前記第2基体と前記反応槽との間に設けられ、波長が200nm以下の光の80%以上を吸収または反射する紫外光フィルタをさらに備える、請求項1〜4の何れか1項に記載の紫外光照射装置。
- 前記第2基体は、波長が200nm以下の光の80%以上を吸収または反射する紫外光フィルタである、請求項1〜5の何れか1項に記載の紫外光照射装置。
- 前記発光層は、200nmから300nmの間に発光強度のピークを有する酸化マグネシウムの粉末である、請求項1〜6の何れか1項に記載の紫外光照射装置。
- 前記発光層は、前記誘電体層の前記放電空間側の面の上方に位置する請求項1〜7の何れか1項に記載の紫外光照射装置。
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