JP3082638B2 - 誘電体バリア放電ランプ - Google Patents

誘電体バリア放電ランプ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、誘電体バリア放
電によってエキシマ分子を形成し、該エキシマ分子から
放射される光を利用する、いわゆる誘電体バリア放電ラ
ンプに関するもので、例えば、光化学反応用の紫外線光
源として利用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】この発明に関連した技術は、例えば、日
本国公開特許公報平１−１４４５６０号、あるいは米国
特許９，８３７，４８４号に記載され、そこには放電容
器にエキシマ分子を作るガスを充填し、誘電体バリア放
電によってエキシマ分子から放射される光を取り出す放
射器、すなわち誘電体バリア放電ランプについて記載さ
れる。この誘電体バリア放電ランプは、別名をオゾナイ
ザ放電、あるいは無声放電といい、電気学会発行改定新
版「放電ハンドブック」平成１年６月再版７刷発行第２
６３ページに説明される。
【０００３】この文献には、略円筒状の放電容器の少な
くとも一部が誘電体バリア放電の誘電体を兼ねており、
また、誘電体は透過性であって、エキシマ分子からの光
が放射されることが記載される。また、外側管と内側管
を同軸に二重管構造として配置して、外側管の外表面に
一方の電極として網状電極を設けて、内側管の内表面に
他方の電極を蒸着により設けて、この外側管と内側管の
間の放電空間で誘電体バリア放電をすることも記載され
る。
【０００４】このような誘電体バリア放電ランプは、従
来の低圧水銀ランプや高圧アーク放電ランプにない特
徴、例えば、その中心波長は１７２ｎｍ、２２２ｎｍ、
３０８ｎｍという短い波長の紫外線を放射して、しかも
線スペクトルに近い単一波長の光を選択的に高効率で発
生する、を有している。また、前述のごとく、その外形
が概略円筒状であって、外側管と内側管を同軸的に配置
した構造であれば、放電容器に市販の石英ガラスを使う
ことができ、ランプ全体の構造も簡単で製造しやすいと
いう特徴も有する。
【０００５】このような従来の誘電体バリア放電ランプ
にあっては、内側電極が製造しにくいという問題があっ
た。具体的には、内側管は、例えば、直径が１０mmから
２０mm、長さが１００mmから１０００mm程度のもので、
この細長い空間内で蒸着作業しなければならず、均一な
厚みで蒸着膜を形成することは不可能であった。特に、
蒸着膜の厚みが、０．０１mm以上になると、蒸着膜が内
側管から剥がれ易くなってしまう。さらに、たとえ良好
に蒸着膜を作ることができても、その厚みを非破壊で検
査することができないという問題もあった。
【０００６】そこで、蒸着膜により内側電極を作るので
はなく、パイプ状金属部材を内側管の中に挿入して内側
電極とすることも考えられる。具体的には内側管の中
に、その内径とほぼ等しい外径を持つパイプ状金属部材
を挿入するものである。さらに、内側電極と内側管との
密着性を高めるために、長手方向に切り欠きを持つ金属
部材を使ってこの切り欠きの幅を調整してその弾性力を
利用することもできる。
【０００７】しかし、このような内側電極は、一般に
は、アルミニウムなどの金属で構成されてなり、その熱
膨張係数は放電容器を構成する石英ガラスやセラミック
スの熱膨張係数よりも著しく大きい。従って、内側電極
と放電容器の温度上昇が同一であっても内側電極の方が
伸びる割合は大きくなる。また、この状態から内側電極
が冷却されると収縮するが、この場合に内側電極の中央
部が固定された状態で両端から収縮すれば内側電極と放
電容器の相対的な位置関係は変化することはない。しか
し、内側電極の一端が固定された状態で他端が収縮する
場合には内側電極と放電容器の相対的な位置関係が変わ
り、この結果、内側電極は内側管の中を移動して放電容
器の外側に飛び出してしまうこともある。そうなると放
電自体が不安定になり、一般に、内側電極には高電圧が
印加されているので著しく危険でもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、誘電体バリア放電ランプが点灯と消灯を
繰り返して、内側電極が伸長と収縮が繰り返したとして
も、内側電極が内側管の中を移動して放電容器との相対
的な位置関係を崩すということを防止することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる誘電体
バリア放電ランプは、外側管と内側管が同軸的に配置し
略円筒状の二重管構造をなし、この外側管の外表面に一
方の電極が設けられ、前記内側管の内表面に他方の電極
として内側電極が設けられ、これら外側管と内側管の間
の放電空間の中に誘電体バリア放電によってエキシマ分
子を形成する放電用ガスが充填された誘電体バリア放電
ランプにおいて、前記内側電極は、パイプ状金属部材で
あって、その両端には当該内側電極に対する移動阻止部
材を設けたことを特徴とする。さらに、内側電極は、パ
イプ状金属部材であることに代えて、前記内側管の軸方
向に伸びる切り欠きを備えた金属部材よりなることを特
徴とする。さらに、内側電極は、パイプ状金属部材であ
ることに代えて、２つの半円型部材で構成され、その間
に離間部を有することを特徴とする。さらに、内側電極
は、パイプ状金属部材であることに代えて、１枚の金属
板が円管状に曲げられてなり、かつ、その一部において
重なりあうように構成されたことと特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１に示すように、放電容器１
は、合成石英ガラスからなる内側管２と外側管３が同軸
的に配置して二重管構造をなし、内側管２と外側管３の
両端は閉じられ、これらの間に放電空間４が形成され
る。放電空間４の中には、放電用ガスとしてキセノンガ
スが、例えば、４０ｋＰａ封入される。
【００１１】ここで、内側管２には、光反射板であっ
て、かつ、誘電体バリア放電の電極として機能する内側
電極５が設けられる。この内側電極は、例えば、アルミ
ニウムからなるパイプ状のもので、その全長は３００mm
で、外径１６mm、肉厚１mmの大きさをもつ。また、外側
管３は、誘電体バリア放電の誘電体としての機能と、光
取り出し窓としての機能を兼用しており、外面には外側
電極６が設けられる。この外側管３は外径２４．５mm、
肉厚１mmよりなる。外側電極６は、金属線をシームレス
に円筒状に編んだものの中に放電容器１を挿入したもの
で網状の形状をなし、網目の間から光を放射することが
できる。放電空間４の中には、バリウムを主成分とした
ゲッタが収納され、このゲッタによって、放電空間４内
の不純ガス（例えば、水）を除去して放電を安定させて
いる。
【００１２】図２に内側管２の内面に内側電極５が配置
された状態を示す。放電空間４の中で良好に放電を生じ
させるためには、内側電極５が内側管２の内面に密着す
ることが好ましく、従って、パイプ状の金属部材である
内側電極５の外径は、内側管２の内径にほぼ等しいこと
が必要になる。
【００１３】内側電極５には、リード線が接続され圧着
接続部材１１を介して高電圧リード線１２に接続され
る。また、外側電極６には低電圧リード線１３が設けら
れ、この高電圧リード線１２と低電圧リード線１３が電
源１４に接続される。低電圧リード線１３は必要に応じ
て接地される。内側管２の中には、内側電極５の移動阻
止部材として突起部１５が形成される。つまり、ランプ
が点灯と消灯を繰り返しても、突起部１５が内側電極の
伸長と収縮を規制する役割を果たすので、内側電極が内
側管の中を移動して位置関係を崩すということはない。
さらに、突起部１５によって、作業者が誤って高電圧リ
ード線１２を持って当該ランプを運搬したとしても、内
側電極５が突起部１５に引っ掛かり、内側電極５が外部
に飛びだすことを防止できる。この突起部１５は、内側
管２を加工する際に予め作っておくことができるが、内
側管とは別部材のものを、ランプ完成後に取りつけるよ
うな方法でも可能である。
【００１４】突起部１５の反対側には移動阻止部材１６
と口金１７が取り付けられる。この移動阻止部材１６
は、例えば、熔融石英ガラスからなり、その大きさは外
径 13.5 mm、肉厚 1mmの筒状のものであり、口金１７に
よって放電容器１に固定されてなる。この口金１７は、
例えば、無機接着剤によって放電容器１に固定される。
そして、移動阻止部材１６の筒の長さを適切に設定する
ことで、突起部１５と同じように、ランプが点灯と消灯
を繰り返しても内側電極の伸長と収縮を規制する役割を
果たす。このように、内側電極５の両端にランプの点灯
と消灯の繰り返しによって生ずる内側電極の伸長と収縮
を抑えることで、常に内側電極の内側管に対する相対的
な位置関係を固定することができ常に良好な放電を起こ
すことができる。また、内側管２に内側電極５を挿入後
に移動阻止部材１６を挿入するという極めて簡単な作業
で足りる。
【００１５】次に、内側電極としてパイプ状金属部材に
代えて、長手方向に切り欠きを有する金属部材を使った
例を示す。図３に、この内側電極を内側管の中に配置さ
せた図を示すが、例えば、厚み０．１５mmのアルミニウ
ム箔を曲げて作ったもので、切り欠き３１の離間部の距
離Ｄは０．９mmである。このような切り欠きを設けるこ
とで、電極に弾性力を持たせることができ、内側管２に
密着させることができる。そして、図３に示す内側電極
を使った場合においても、移動阻止部材１６を取りつけ
ることで、ランプの点灯と消灯の繰り返しによって生ず
る内側電極の伸長と収縮を抑えることでき、常に内側電
極の内側管に対する相対的な位置関係を固定することが
でき常に良好な放電を起こすことができる。
【００１６】尚、切り欠き３１の幅があまり大きいと、
誘電体バリア放電の発生が少なくなって放電が不均一に
なる。具体的には、切り欠き３１の幅は３．０mm以下で
あれば均一な放電が得られる。
【００１７】次に、内側電極としてパイプ状金属部材に
代えて、２つの半円型の金属部材を使った例を示す。図
４にこの内側電極の断面図を示すが、半円型の電極４
１、４２が２つ設けられ、この間に離間部４３、４４が
存在する。この電極４１、４２は内側管２の中では、そ
の軸方向の全長にわたって図示略のバネ部材によって内
側管２に押しつけられてなる。このように２つの半円型
金属部材４１、４２を内側管の中に挿入することで、内
側管の内径が少々ばらついたとしても、半円型の金属部
材の曲がり具合を調整することで容易に内側管に金属部
材を密着させることができる。したがって、放電空間へ
の電力の供給が効率よく行われ、また、電極の組み立て
が容易になる。この半円型金属部材は、例えば、厚さ
０．５mmのアルミニウムよりなり、例えば、０．４mmの
間隔をもつ。そして、図４に示す内側電極を使った場合
においても、移動阻止部材１６を取りつけることで、ラ
ンプの点灯と消灯の繰り返しによって生ずる内側電極の
伸長と収縮を抑えることでき、常に内側電極の内側管に
対する相対的な位置関係を固定することができ常に良好
な放電を起こすことができる。
【００１８】次に、内側電極としてパイプ状金属部材に
代えて、１枚の金属板が円管状に曲げられてなり、か
つ、その一部において重なりあうように構成された金属
部材を使った例を示す。図５にこの内側電極の断面図を
示すが、例えば、アルミニウムなどの柔軟性のある１枚
の金属板を円管状に曲げて構成してなり、同図に示すよ
うに、その一部において重ね合う構造をなす。このよう
に極めて簡単な構造により、内側電極５を内側管の内面
に密着させることができ、また、その製造も容易に行う
ことができる。また、内側管２の内径が少々ばらついた
としても、内側電極５の重なり部分５１の幅を調整する
という極めて簡単な方法で、内側電極と内側管との密着
性を良くすることができる。そして、図５に示す内側電
極を使った場合においても、移動阻止部材１６を取りつ
けることで、ランプの点灯と消灯の繰り返しによって生
ずる内側電極の伸長と収縮を抑えることでき、常に内側
電極の内側管に対する相対的な位置関係を固定すること
ができ常に良好な放電を起こすことができる。この実施
例における内側電極の厚みは、例えば、０．０８mmであ
るが、この厚みは、０．０３mmから０．１mmの範囲であ
ることが好ましい。これは、０．０３mm以上であれば、
オゾンによって表面が腐食されても、放電用電極として
の導電度を十分に確保できるからであり、厚みが０．１
mm以下であれば、重ね部分５１の幅を容易に調整できる
からである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる誘電体バリア放電ランプの概
略図である。
【図２】この発明にかかる誘電体バリア放電ランプの内
側電極の概略図である。
【図３】この発明にかかる誘電体バリア放電ランプの内
側電極の概略図である。
【図４】この発明にかかる誘電体バリア放電ランプの内
側電極の概略図である。
【図５】この発明にかかる誘電体バリア放電ランプの内
側電極の概略図である。
【符号の説明】
１ 放電容器 ２ 内側管 ３ 外側管 ４ 放電空間 ５ 内側電極 ６ 外側電極 １５ 突起部 １６ 移動阻止部材 １７ 口金
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹元 史敏 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (72)発明者 相浦 良徳 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (72)発明者 五十嵐 龍志 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 審査官 小島 寛史 (56)参考文献 特開 平７−130335（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−85837（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−78592（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−14553（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 65/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】外側管と内側管が同軸的に配置し略円筒状
    の二重管構造をなし、この外側管の外表面に一方の電極
    が設けられ、前記内側管の内表面に他方の電極として内
    側電極が設けられ、これら外側管と内側管の間の放電空
    間の中に誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成
    する放電用ガスが充填された誘電体バリア放電ランプに
    おいて、 前記内側電極は、パイプ状金属部材であって、その両端
    には当該内側電極に対する移動阻止部材を設けたことを
    特徴とする誘電体バリア放電ランプ。
  2. 【請求項２】前記内側電極は、パイプ状金属部材である
    ことに代えて、前記内側管の軸方向に伸びる切り欠きを
    備えた金属部材よりなることを特徴とする請求項１に記
    載の誘電体バリア放電ランプ。
  3. 【請求項３】前記内側電極は、パイプ状金属部材である
    ことに代えて、２つの半円型部材で構成され、その間に
    離間部を有することを特徴とする請求項１に記載の誘電
    体バリア放電ランプ。
  4. 【請求項４】前記内側電極は、パイプ状金属部材である
    ことに代えて、１枚の金属板が円管状に曲げられてな
    り、かつ、その一部において重なりあうように構成され
    たことを特徴とする請求項１に記載の誘電体バリア放電
    ランプ。
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