JP3910666B2 - 無電極放電ランプ、無電極放電ランプ点灯装置、照明装置及び液体処理装置 - Google Patents
無電極放電ランプ、無電極放電ランプ点灯装置、照明装置及び液体処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3910666B2 JP3910666B2 JP28995196A JP28995196A JP3910666B2 JP 3910666 B2 JP3910666 B2 JP 3910666B2 JP 28995196 A JP28995196 A JP 28995196A JP 28995196 A JP28995196 A JP 28995196A JP 3910666 B2 JP3910666 B2 JP 3910666B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- discharge lamp
- tube
- electrodeless discharge
- discharge tube
- electrodeless
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は希ガスを封入した放電管に複数の励起コイルを巻回した無電極放電ランプと、この無電極放電ランプを点灯させる無電極放電ランプ点灯装置と、この無電極放電ランプ点灯装置を用いた照明装置と、前記無電極放電ランプ点灯装置を用いて流水の殺菌などを行う液体処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無電極放電ランプとして、例えば、図１２に示すような特公昭６２−１６３２９７に公開されているものがある。この例において、水銀や希ガスを封入した円筒状放電管１の外周部に複数の励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃが巻回され、これら励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃは並列接続されている。このような無電極放電ランプのコイル２ａ，２ｂ，２ｃに高周波発振機３から高周波電流を供給すると、円筒状放電管１内（発光空間）に３個の発光領域が形成され、紫外線（ＵＶ）が照射される。
【０００３】
ここで、励起コイルを複数に分割して並列接続した理由は、励起コイルを並列化することにより、高周波発振機３（高周液電源）から見た励起コイルのインダクタンスを低下させて、励起コイルに印加する始動電圧を低下させ、また、始動後に定常的に高い電圧を励起コイルに掛けないようにして、高周波発振機３などの回路設計を有利にすることができると共に、各励起コイルの耐絶縁性能を高くしなくても済むため、励起コイルの信頼性を向上させることができる。
【０００４】
また、無電極放電ランプを水中に設置して、水の殺菌などに用いる場合、上記のように放電管に複数の励起コイルを巻回して、励起コイルを並列化することより、以下に述べるような利点がある。即ち、励起コイルの少なくとも一部を水中に設ける場合には、励起コイルを並列に設けることが、整合回路設計上、特に有利に働く。その理由は、無電極放電ランプにおいて、励起コイルのインダクタンスは最も素子感度が高い定数である。一方、水の比誘電率は空気に比べて非常に高い。故に、励起コイルを水中に設置するということは、励起コイル周辺の分布容量値が水の比誘電率によって決定付けられてしまうことになる。従って、励起コイルを水中に設けることは大きな分布容量を励起コイルと並列に設けたことと等価な操作に当たり、この大きな分布容量が励起コイルのインダクタンスをキャンセルしてしまうという問題が生じる。
【０００５】
このような問題を回避するためには、励起コイルと並列に予め大容量部品（整合回路に励起コイルと並列に設けるコンデンサ）を設けておけば、水による分布容量の回路動作への影響を相対的に小さくすることができる。この励起コイルと並列に予め設けておくコンデンサの容量を大きくするためには、上記のように複数の励起コイルを並列接続して。励起コイルのインダクタンスを低下させておく方が、励起コイルと並列に設けるコンデンサの容量をより大きくすることができる。これにより、水による分布容量が回路動作に与える影響を相対的に小さくすることが可能となり、励起コイルの特性を水量や水質の影響を受けにくくすることができる。
【０００６】
しかしながら、ひとつの発光空間に複数の発光領域を設けるということは、発光空間内の電流密度に斑が生じることを、積極的に肯定していることになる。ここで、議論の前提となるいくつかの常識的な制約条件（電力、最冷部温度等）を固定した時に、ある発光領域からの出力光が最大となる電流密度は、特定のレンジ若しくは唯一の値に収まるという特性がある。従って、一つの発光空間内ではできるだけ電流密度が均一な方が発光効率的に有利であるという技術的観点からは、ひとつの発光空間に複数の発光領域を設けることは、その発光効率を向上させる方向とは逆行するものであるといえる。
【０００７】
それゆえ、従来の一つの放電管に複数の励起コイルを巻回して複数の発光領域を設けたものは、水中などの使用に有利な反面、放電の発光効率を抑制するものであり、個別のランプに個別の励起コイルを設けたシステムに対する優位性に欠けるとい不具合があった。
【０００８】
また、特公昭６２−１６３２９７に公開されている無電極放電ランプ点灯装置では、ひとつの高周波電源出力を、２個の励起コイルに振り分けて、ひとつの放電空間に２つの発光領域を形成するようにしている。この例の場合も、放電の発光効率を抑制するものであると共に、励起コイルに蓄積する無効電力が高周波電源出力の振り分けにより低下するため、放電管内への電力伝達効率も低くなり、上記した放電の発光効率を更に悪化させるという不具合があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放電管に複数の励起コイルを巻回して１つの発光空間に複数の発光領域を設けたものは、水中などの使用に有利な反面、発光空間内の電流密度が均一でないため、放電の発光効率を抑制するものであり、個別のランプに個別の励起コイルを設けたシステムに対しても、放電の発光効率という点で優位性に欠けるとい課題があった。
【００１０】
そこで本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の励起コイルを巻回した放電管の発光効率を向上させることができる無電極放電ランプと、この無電極放電ランプを点灯する無電極放電ランプ点灯装置と、この無電極放電ランプ点灯装置を用いた照明装置と、前記無電極放電ランプ点灯装置を用いた液体処理装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、水銀又は希ガスが封入された長尺の放電管と；前記放電管の外周に複数本のコイル線を互いに平行な状態で、かつ互いに隣接した状態で前記放電管の一端側から他端側へスパイラル状に巻回して構成される複数の励起コイルと；前記放電管の一端側における複数本のコイル線の端部に接続される第１の導電部材と；前記放電管の他端側における複数本のコイル線の端部に接続される第２の導電部材と；を具備することを特徴とする。
【００１２】
このような構成により、複数の励起コイルに高周波電流を流すと、放電管内に放電が生ずるが、この時前記各励起コイルが前記放電管の長手方向に均一に巻回されているため、各励起コイルから発生される電磁力が放電管長手方向に均一に注入され、放電管内部には１つの発光領域を有する放電が生じる。
【００１３】
請求項３の発明は、水銀又は希ガスが封入された長尺の放電管と；前記放電管の外周の一端側から他端側へ向けてスパイラル状に巻回された第１のコイル線と、この第１のコイル線における少なくとも一部の巻線間に巻回され、巻回された状態で第１のコイル線と互いに平行に隣接する状態を呈する第２のコイル線とを具備して構成される複数の励起コイルと；前記放電管の一端側における複数本のコイル線の端部に接続される第１の導電部材と；前記放電管の他端側における複数本のコイル線の端部に接続される第２の導電部材と；を具備することを特徴とする。
【００１４】
このような構成により、複数の励起コイルに高周波電流を流すと、放電管内に放電が生ずるが、この時、隣り合う励起コイルの一部が重複して巻回されているため、異なる励起コイル間の電磁結合を強めることができるため、各励起コイルから発生される電磁力が放電管長手方向に均一に注入され、放電管内部には１つの発光領域を有する放電が生じる。
【００１５】
請求項２の発明は、第２の導電部材は前記放電管の外周とスパイラル状に巻回された複数本の励起コイル線との間を通って前記放電管の他端側から一端側へ直線状に配されていることを特徴とする。
【００１６】
このような構成により、前記一対の導電体部材は前記励起コイルの一部により巻き締められて、前記放電管の外壁に固定される。
【００１９】
請求項４の発明では、放電管は断面がリング状の空間部分を有する外管とこの 外管の中空部を形成する内管とにより２重管構成され、前記外管の外周部に前記複数の励起コイルを巻回することを特徴とする。
【００２０】
このような構成により、外管と内管で構成されるリング状の放電空間に、励起コイルの周回方向に沿ったリング状の放電が生じ、励起コイルから放電リングへ電磁力がその長手方向に均一に効率良く伝達される。
【００２１】
請求項５の発明では、放電管は円柱状をした単管構成であることを特徴とする。
【００２２】
このような構成により、放電管内部の円柱状の放電空間に放電が生じ、励起コイルから放電リングへ電磁力がその長手方向に均一に伝達される。
【００２３】
請求項６の発明では、請求項１乃至５いずれか１項記載の無電極放電ランプと；この無電極放電ランプのコイルに高周波電流を供給する高周波電源と；を具備することを特徴とする。
【００２４】
このような構成により、高周波電源から高周波電流が前記無電極放電ランプに供給され、無電極放電ランプが点灯する。
【００２７】
請求項７の発明では、請求項６記載の無電極放電ランプ点灯装置と；この無電極放電ランプ点灯装置の無電極放電ランプから発光される光を反射する反射板と；前記無電極放電ランプ点灯装置の高周波電源を収納する筐体と；を具備したことを特徴とする。
【００２８】
このような構成により、無電極放電ランプ点灯装置の無電極放電ランプが点灯して発光すると、反射板により光が反射され、方向性を持って外界に照射される。
【００２９】
請求項８の発明では、請求項６記載の無電極放電ランプ点灯装置と；この無電極放電ランプ点灯装置の無電極放電ランプを内部に配置し、且つこの内部に被処理水を流す流水管と；を具備することを特徴とする。
【００３０】
このような構成により、無電極放電ランプ点灯装置の無電極放電ランプが流水管内部で点灯すると、無電極放電ランプから照射される例えば紫外線は、被処理水が殺菌する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の無電極放電ランプの第１の実施の形態の構成を示した図である。１は外管１ａと内管１ｂの２重管構成の放電管で、外管１ａと内管１ｂで形成される断面がリング状の発光空間を有し、この発光空間内に水銀や希ガスが封入されている。２ａ、２ｂ，２ｃは放電管１の外管１ａの外周部に同方向に巻回されたそれぞれ独立した励起コイル、５は励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃに高周波電流を導入するリード線（導電体部材）である。放電管１と励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃにより、誘導結合型無電極放電ランプが構成されている。
【００３２】
次に本実施の形態の構成と動作について説明する。励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃはそれぞれが放電管１の外管１ａの長手方向のほぼ全長に亙って均一の密度で巻回されていて、且つお互いの励起コイルが重ならず一定の間隔で巻回されるように配置されている。また、励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃのコイル端部はリード線５に接続されることにより、励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃは並列接続されている。
【００３３】
図示されない高周波電源から出力された高周波電流はリード線５を通して、励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃに供給される。これにより、外管１ａ内の断面がリング状の発光空間に放電が発生し、外管１ａ内に封入されている水銀原子から紫外線が発生する。放電管１の外周部に巻回されている励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃは３本であるが、本例では、上記したように各励起コイルは放電管１の外管１ａの長手方向のほぼ全長に亙って均一の密度で巻回されていて、且つお互いの励起コイルが重ならず一定の間隔で巻回されるように配置されているため、励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃにより発生する電磁界は放電管１の外管１ａの長手方向に対して均一となる。これにより、外管１ａの長手方向に電磁力が均一に注入されるため、外管１ａ内の断面がリング状の発光空間に発生する放電の強さは均一となって、一つの発光領域が形成される。
【００３４】
本実施の形態によれば、放電管１に巻回されている励起コイルは３本であるが、これら３本の励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃは放電管１の外管１ａの長手方向に均一に巻回されているため、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃ間の電磁結合が増し、放電管１の長手方向に均一な電磁界を形成することができる。これにより、外管１ａの長手方向に均一な電磁力が注入され、一つ発光空間に一つの発光領域を形成することができる。このため、発光空間内の電流密度分布を均一化し易く、発光領域から出る照射光を最大とする電流密度の値（又はあるレンジの値）に、前記発光空間内の電流密度を容易に持って行くことができ、発光効率を向上させることができる。また、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃの励起コイル導体が互いに跨ぎ合うことがないため、放電管周辺における絶縁構成を優位に実現できると共に、放電管１に巻回された励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃの凹凸がコイル１本の導体径に止どめることができ、清掃などを比較的容易に行うことができる。
【００３５】
又、外管１ａと内管１ｂで形成される放電空間にリング状の放電が形成され、しかもこのリング状の放電は励起コイル２ａ〜２ｃの周回方向に沿って近接して生じるため、励起コイル２ａ〜２ｃから前記放電への電力伝達効率が向上するため更に発光効率を向上させることができる。
【００３６】
更に、３本の励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃが並列接続されているため、励起コイルのインダクタンスを低くできるため、前記高周波電源側でこれら励起コイルに並列接続されて、本例の無電極放電ランプを水没させて殺菌などに用いる場合に水の誘電率に起因する分布容量の回路動作に与える影響を少なくするためのコンデンサの容量値を大きくすることができ、水中使用に有利な特性を容易に得ることができる。更に、励起コイルのインダクタンスが低いため、前記高周波電源側の回路設計などを容易にすることができる。
【００３７】
図２は本発明の無電極放電ランプの第２の実施の形態の構成を示した図である。本例の放電管１は円柱状の単管で、この放電管１の外周部に３本の励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃが放電管１の長手方向に均一に巻回され、その巻き方は第１の実施の形態と同様であり、励起コイル２ａ〜２ｃから放電管内への電力伝達効率は落ちるが、他は同様の効果がある。
【００３８】
図３は本発明の無電極放電ランプの第３の実施の形態の構成を示した図である。本例の外管１ａと内管１ｂの２重管構成の放電管１の外管１ａの外周部に３本の励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃが外管１ａの長手方向に均一に巻回され、その巻き方は第１の実施の形態とほぼ同様である。しかし、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃが外管１ａに巻回される時、１本のリード線５が外管１ａの外壁に密着して長手方向に沿って配線されるように、この１本のリード線５を外管１ａの外壁に巻き締めて固定している。このため、リード線５の固定が容易であることと、リード線５が外管１ａに密着しているため、無電極放電ランプを流水中に水没させて使用する場合等、水流がリード線５に当たって乱れないと共に、無電極放電ランプから照射された紫外線などの遮光性を改善することができる。更に、リード線５が外管１ａに密着して整然と配線されているため、励起コイルなどの清掃をやり易くすることができる。また、本例も、放電管１の外周部に３本の励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃが放電管１の長手方向に均一に巻回され、その巻き方は第１の実施の形態と同様であり、同様の効果がある。
【００３９】
図４は本発明の無電極放電ランプの第４の実施の形態の構成を示した図である。
本例も、２重管構成の放電管１の外管１ａの外周部に３本の励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃが巻回されている。励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃは外管１ａの長手方向の３区間に、図中左から順番に巻回されているが、各コイルが隣接している一部の区間は重なって巻回されている。即ち、この区間では、例えば励起コイル２ａの巻線の間に励起コイル２ｂの巻線が巻回されて、重なって巻回されている。また、これら励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃの端部は一対のリード線５に並列に接続されている。
【００４０】
図示されない高周波電源から出力された高周波電流はリード線５を通して、励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃに供給される。これにより、外管１ａ内の断面がリング状の発光空間に放電が発生し、外管１ａ内に封入されている水銀原子から紫外線が発生する。放電管１の外周部に巻回されている励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃの境界部分、即ち２つの励起コイルが隣接する区間では、これら２つの励起コイルが重なって巻回されているため、隣接する２つの励起コイルの境目付近に位置する発光空間に注入される電磁力を強くして、外管１ａ内の一つの発光空間に一つの発光領域を形成すると共に、前記隣接する２つの励起コイルの境目付近に位置する発光空間内の電流密度が小さくならないようにして、一つの発光空間内の電流密度分布を均一化している。
【００４１】
本実施の形態によれば、放電管１に、３本の励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃの一部を互いに重なり合うように巻回することにより、放電管１の外管１ａの長手方向に励起コイルが巻回されていない領域をなくすと共に、隣接する２つの励起コイルの境目付近で、これら励起コイル間の電磁結合が増して、隣接する励起コイル間の境界付近の発光空間にも、均一な磁界を形成することができる。これにより、外管１ａ内の一つ発光空間に一つの発光領域を形成することができ、発光空間内の電流密度を均一化して、放電の発光効率を向上させることができる。しかも、本例では、隣接するコイルの境界付近の発光空間には、隣接する励起コイルを重ねて巻くことにより、この付近の電磁力を調整して、上記した発光空間内の電流密度が均一になるように調整できるため、上記した放電の発光効率の向上を容易に達成することができる。
【００４２】
ここで、上記した各実施例において、放電管１に巻回した励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃを帯状導体励起コイルとし、しかも、放電管１の外周面を励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃごとＴＦＴコーティングしたり、コーティング時に位置がずれないように一定区間毎に帯状導体を糊付けするなどして、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃを放電管１の外周面に固着する構成とする。
【００４３】
これにより、放電管１の外周面の凹凸が極めて浅く且つ滑らかになるため、上記した各実施の形態の無電極放電ランプを水没して使用する際などに、水垢などがランプに付着したような場合のクリーニングを極めて容易とすることができると共に、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃが放電管１の外周面に固着しているため、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃがクリーニング時にずれることを防止することができる。尚、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃを放電管１の外周面に固着する場合、焼成するなどの物理的固着や糊付けなどの各種手段がある。
【００４４】
図５は本発明の無電極放電ランプ点灯装置の第１の実施の形態の構成を示した図である。１は外管１ａと内管１ｂの２重管構成の放電管で、外管１ａと内管１ｂで形成される断面がリング状の発光空間を有し、この発光空間内に水銀や希ガスが封入されている。２ａ、２ｂ，２ｃは放電管１の外管１ａの外周部に同方向に巻回されたそれぞれ独立した励起コイル、５は励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃに高周波電流を導入するリード線である。放電管１と励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃにより、誘導結合型無電極放電ランプが構成されている。６は高周波電流を発生する出力電力可変型の高周波発振回路、７は高周波発振回路６に交流を供給する交流電源、８は高周波発振回路６から出力された高周波電流を励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃに供給するための整合回路、９は放電管１１から照射される紫外線の強さを検出する紫外線センサー（照度検出器）であり、この紫外線センサー９の検出出力は高周波電源６にフィードバックされている。尚、高周波発振回路６と整合回路８は高周波電源２０を構成している。
【００４５】
次に本実施の形態の動作について説明する。高周波発振回路６は交流電源７から供給される交流を整流して得た直流電源をスイッチングして高周波電流に変換し、得られた高周波電流を整合回路８及びリード線５を通して励起コイル２ａ、２ｂ、２ｃに供給する。これにより、放電管１の外管１ａの内部に励起コイル２ａ、２ｂ、２ｃが発生する電磁力により放電が発生し、紫外線が外管１ａから照射される。紫外線センサー９は外管１ａから照射された紫外線を検出して、その強さを電気信号に変えて高周波発振回路６にフィードバックする。
【００４６】
高周波発振回路６の電力制御回路６１は紫外線センサー９により検出された前記紫外線の強さが所定値に達するまで、スイッチング周波数やスイッチング時のオンデューティを変化させて、その出力電力を調整する。しかも、この調整時、紫外線センサー９により検出される紫外線の強さが所定値を維持するために必要な最小の電力が出力されるように、前記スイッチング部による調整が行われる。
【００４７】
図６は上記した放電管１の軸方向の紫外線の強さを励起コイル２ａ〜２ｃに投入する高周波電力をパラメータとして示した特性図である。但し、前記紫外線は放電管１の中心軸から直角方向に１５０ｍｍ離れた点での測定値である。この特性図から、投入高周波電力が２３８Ｗの時は、図中破線で示すように放電管の軸方向の１２０ｍｍのところと、２４０ｍｍのところでその照度が０．５以下となっており、このため、放電管１に３つの発光領域が生じていることが分かる。しかし、励起コイル２ａ〜２ｃに投入する高周波電力の値を増加していくと、投入電力が３９９Ｗの時に、上記した放電管の軸方向の２か所で、紫外線の照度が０．５以上となり、それまで３つに分かれていた発光領域が１つに繋がって、放電管内に１つの発光領域が形成されたことが分かる。
【００４８】
図７は図１に示した励起コイル２ａ〜２ｃに投入した電力と紫外線の発光効率との関係を示した特性図である。この図から分かるように投入電力が約４００Ｗ付近で相対効率が最も高く、投入電力が４００Ｗをこえると急速に発光効率が悪化することが分かる。これは、４００Ｗを越えると発光管内の電流密度が増大するが、増大した分が発光に寄与しないためである。従って、図５と図６から分かることは、放電管１内に形成された発光領域が一つになった直後の投入高周波電力、即ちここでは３３９Ｗの時に最も発光効率が高いことが分かる。
【００４９】
そこで、高周波発振回路６は紫外線センサー９により検出した紫外線の強度から放電管１の外管１ａ内に形成された発光領域がちょうど１つに繋がった時点の高周波出力を以降維持し、この高周波出力を整合回路８を介して、上記した励起コイル２ａ〜２ｃに供給する。これにより、放電管１の外管１ａ内には１つの発光領域を有する放電が形成され、この状態から放電管１から紫外線が照射される。
【００５０】
ここで、紫外線センサー９の採光面積はφ15[mm]の微少面積とし、測定した最大光量箇所を基準とし、その半分の光量未満の部分は、発光領域が繋がっておらず、分離しているものと定義する。従って、一つの発光空間の全ての場所が測定した最大光量の半分以上の光量を有する場合、この発光空間には一つの発光量領域が存在することになる。
【００５１】
本実施の形態によれば、放電管１の外周部に３個の励起コイルを有する無電極放電ランプの前記励起コイルに投入する電力を高周波発振回路６が調整して、放電管内に一つの発光領域の放電が形成されるようにすることにより、放電管１内の一つの発光空間内の電流密度を均一化させることができるため、放電管１の発光効率を向上させることができる。また、本例は３個の励起コイル２ａ〜２ｃが並列接続されているため、無電極放電ランプを水没して用いるに適した諸々の利点（図１に示した実施形態の説明と同様）を有している。又、励起コイルのインダクタンスが低いため、高周波電源２０から常時高電圧の高周波電圧を印加する必要がなくなるため、この分、高周波電源２０の設計などを容易とすることができる。
【００５２】
図８は本発明の無電極放電ランプ点灯装置の第２の実施の形態の構成を示した図である。本例の構成は図５に示した第１の実施の形態とほぼ同様であるが、放電管１に巻回されている両端の励起コイル２ａ、２ｃにコンデンサＣ１，Ｃ２が並列に接続されているところが異なっている。
【００５３】
ところで、放電管１の外管１ａの外周部に励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃが所定の間隔を空けて巻回されていると、励起コイル２ｂは両端の励起コイル２ａ、２ｃと電磁的に結合するが、両端の励起コイル２ａ、２ｃは励起コイル２ｂとしか結合していない。このため、励起コイル２ｂのインダクタンスは励起コイル２ａ、２ｃのインダクタンスより小さくなり、このままでは、真ん中の励起コイル２ｂにより発光する発光領域が立ち消えし易い等、アンバランスな状態となる。
【００５４】
そこで、本例では両端の励起コイル２ａ、２ｃに並列にコンデンサＣ１，Ｃ２を接続して、励起コイル２ａ、２ｃのインダクタンスを励起コイル２ｂのインダクタンスと揃えることにより、励起コイル全体の力率を改善している。他の構成は上記した第１の実施の形態と同様であり、高周波発振回路６は放電管１内に一つの発光領域が形成されるようにその高周波出力を調整するため、発光効率を向上させることができると共に、励起コイルの力率が改善されているため、前記一つの発光領域を安定に形成することができる。尚、場合によって、コンデンサＣ１、Ｃ２は励起コイル２ａ、２ｃに直列に接続してもよい。
【００５５】
図９は本発明の無電極放電ランプ点灯装置の第３の実施の形態の構成を示した図である。本例は、無電極放電ランプとして図１に示した実施の形態と同様のものを用いている。このため、高周波発振回路６から高周波電流を整合回路８、リード線５を通して、無電極放電ランプの励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃに供給する。励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃは放電管の外管１ａに均一に巻回されているため、外管１ａ内の長手方向に均一に電磁力を供給でき、高周波発振回路６から供給する電力を外管１ａ内に１つの発光領域を持つ放電を生じさせることができる。従って、無電極放電ランプ点灯装置は図７、図８に示したようなフィードバック系を備えていなくとも、無電極放電ランプに１つの発光領域を持つ放電を生じさせることができ、装置を簡単化することができる。尚、無電極放電ランプとしては図２〜図４に示したいずれかの放電ランプを用いても同様の効果がある。
【００５６】
図１０は本発明の照明装置の一実施の形態を示した側面図である。図９に示した無電極放電ランプ点灯装置を構成する無電極放電ランプの放電管１の内管１ｂはケース（筐体）１２に植設された放電管支持体１０により支持され、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃはリード線５を介して高周波電源２０に接続されている。この高周波電源２０から励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃに高周波電流が供給されると、放電管１の外管１ａが点灯し、その光は放電管１の背後に設けられている反射板１１によって、反射されて方向性を持って照射される。
【００５７】
本実施の形態によれば、無電極放電ランプの放電管１の外管１ａ内には一つの発光領域が形成されるため、放電管１の長手方向に輝度斑がなく、均一な光を照射することができると共に、発光効率がよいため照度を向上させることができる。尚、放電管１の外管１ａ内に水銀などを入れた場合は、外管１ａから紫外線が照射されるため、紫外線照明装置となるが、前記外管１ａ内に低圧のＸｅ（キセノン）などを封入すれば、可視光が照射され、通常の照明装置となる。尚、可視光を照射するには、放電管１ａ内には水銀等を封入し、放電管内に蛍光物質を塗布することにより、可視光線を得る構成としてもよい。尚、無電極放電ランプ点灯装置としては図５又は図８に示したものを用いても同様の効果がある。
【００５８】
図１１は本発明の液体処理装置の一実施の形態の構成を示したブロック図である。例えば図９に示したのと同一構成を有する無電極放電ランプ点灯装置の無電極放電ランプ５０が流水管１６内に配置されている。この無電極放電ランプ５０に接続されているリード５線は、流水管１６から外部に引き出されて、高周波電源２０に接続され、この高周波電源２０から高周波電流が前記無電極放電ランプ５０に供給される。流水管１６は水道管４２と接続部４１により接続され、図中左側の水道管４２から水か流水管１６に流れ込む。流水管１６に流れ込んだ水は無電極放電ランプ５０から発生する紫外線の照射を受けて殺菌され、殺菌済みの水が流水管１６から図中右側の水道管４２に流れ出る。
【００５９】
本実施の形態によれば、無電極放電ランプ点灯装置の無電極放電ランプ５０の発光効率が向上した分、流水の殺菌効率を向上させることができる。尚、無電極放電ランプ点灯装置としては図５又は図８に示したものを用いても同様の効果がある。
【００６０】
【発明の効果】
以上記述した如く請求項１の発明によれば、複数の励起コイルが放電管の長手方向に均一に巻回されているため、放電管内に１つの発光領域を有する放電を生じさせることができ、放電管の発光効率を向上させることができる。
【００６１】
請求項３の発明によれば、複数の励起コイルの隣接部で隣接コイルの一部が重ねて巻回されているため、放電管内に１つの発光領域を有する放電を生じさせることができ、放電管の発光効率を向上させることができる。
【００６２】
請求項２の発明によれば、前記一対の導電材部材を励起コイルの一部を用いて前記放電管の外壁に固定しているため、照射光の遮光性や清掃性能の向上を図ることができる。
【００６４】
請求項４の発明によれば、放電領域が励起コイルに近いため、励起コイルからの電力伝達効率を向上させることができ、放電管の発光効率を更に向上させることができる。
【００６５】
請求項５の発明によれば、放電管の構造が簡単なため、製造コストを低廉とすることができる。
【００６６】
請求項６の発明によれば、無電極放電ランプの発光効率が良いため、無電極放電ランプの照度を向上させることができる。
【００６８】
請求項７の発明によれば、明るい照明を行うことができる。
【００６９】
請求項８の発明によれば、流水中の無電極放電ランプの発光効率が向上しているため、その分、被処理水の処理効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無電極放電ランプの第１の実施の形態の構成を示した図。
【図２】本発明の無電極放電ランプの第２の実施の形態の構成を示した図。
【図３】本発明の無電極放電ランプの第３の実施の形態の構成を示した図。
【図４】本発明の無電極放電ランプの第４の実施の形態の構成を示した図。
【図５】本発明の無電極放電ランプ点灯装置の第１の実施の形態の構成を示した図。
【図６】上記した放電管１の軸方向の紫外線の強さを励起コイル２ａ〜２ｃに投入する高周波電力をパラメータとした時の特性図。
【図７】図１に示した励起コイル２ａ〜２ｃに投入した電力と紫外線の発光効率との関係を示した特性図。
【図８】本発明の無電極放電ランプ点灯装置の第２の実施の形態の構成を示した図。
【図９】本発明の無電極放電ランプ点灯装置の第３の実施の形態の構成を示した図。
【図１０】本発明の照明装置の一実施の形態の構成を示した側面図。
【図１１】本発明の液体処理装置の一実施の形態の構成を示したブロック図。
【図１２】従来の無電極放電ランプ点灯装置の一例を示した概略図。
【符号の説明】
１ 放電管
１ａ 外管
１ｂ 内管
２ａ〜２ｃ 励起コイル
５ リード線
６ 高周波発振回路
７ 交流電源
８ 整合回路
９ 紫外線センサー
１０ 放電管支持体
１１ 反射板
１２ ケース
１６ 流水管
２０ 高周波電源
４１ 接続部
４２ 水道管
５０ 無電極放電ランプ
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は希ガスを封入した放電管に複数の励起コイルを巻回した無電極放電ランプと、この無電極放電ランプを点灯させる無電極放電ランプ点灯装置と、この無電極放電ランプ点灯装置を用いた照明装置と、前記無電極放電ランプ点灯装置を用いて流水の殺菌などを行う液体処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無電極放電ランプとして、例えば、図１２に示すような特公昭６２−１６３２９７に公開されているものがある。この例において、水銀や希ガスを封入した円筒状放電管１の外周部に複数の励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃが巻回され、これら励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃは並列接続されている。このような無電極放電ランプのコイル２ａ，２ｂ，２ｃに高周波発振機３から高周波電流を供給すると、円筒状放電管１内（発光空間）に３個の発光領域が形成され、紫外線（ＵＶ）が照射される。
【０００３】
ここで、励起コイルを複数に分割して並列接続した理由は、励起コイルを並列化することにより、高周波発振機３（高周液電源）から見た励起コイルのインダクタンスを低下させて、励起コイルに印加する始動電圧を低下させ、また、始動後に定常的に高い電圧を励起コイルに掛けないようにして、高周波発振機３などの回路設計を有利にすることができると共に、各励起コイルの耐絶縁性能を高くしなくても済むため、励起コイルの信頼性を向上させることができる。
【０００４】
また、無電極放電ランプを水中に設置して、水の殺菌などに用いる場合、上記のように放電管に複数の励起コイルを巻回して、励起コイルを並列化することより、以下に述べるような利点がある。即ち、励起コイルの少なくとも一部を水中に設ける場合には、励起コイルを並列に設けることが、整合回路設計上、特に有利に働く。その理由は、無電極放電ランプにおいて、励起コイルのインダクタンスは最も素子感度が高い定数である。一方、水の比誘電率は空気に比べて非常に高い。故に、励起コイルを水中に設置するということは、励起コイル周辺の分布容量値が水の比誘電率によって決定付けられてしまうことになる。従って、励起コイルを水中に設けることは大きな分布容量を励起コイルと並列に設けたことと等価な操作に当たり、この大きな分布容量が励起コイルのインダクタンスをキャンセルしてしまうという問題が生じる。
【０００５】
このような問題を回避するためには、励起コイルと並列に予め大容量部品（整合回路に励起コイルと並列に設けるコンデンサ）を設けておけば、水による分布容量の回路動作への影響を相対的に小さくすることができる。この励起コイルと並列に予め設けておくコンデンサの容量を大きくするためには、上記のように複数の励起コイルを並列接続して。励起コイルのインダクタンスを低下させておく方が、励起コイルと並列に設けるコンデンサの容量をより大きくすることができる。これにより、水による分布容量が回路動作に与える影響を相対的に小さくすることが可能となり、励起コイルの特性を水量や水質の影響を受けにくくすることができる。
【０００６】
しかしながら、ひとつの発光空間に複数の発光領域を設けるということは、発光空間内の電流密度に斑が生じることを、積極的に肯定していることになる。ここで、議論の前提となるいくつかの常識的な制約条件（電力、最冷部温度等）を固定した時に、ある発光領域からの出力光が最大となる電流密度は、特定のレンジ若しくは唯一の値に収まるという特性がある。従って、一つの発光空間内ではできるだけ電流密度が均一な方が発光効率的に有利であるという技術的観点からは、ひとつの発光空間に複数の発光領域を設けることは、その発光効率を向上させる方向とは逆行するものであるといえる。
【０００７】
それゆえ、従来の一つの放電管に複数の励起コイルを巻回して複数の発光領域を設けたものは、水中などの使用に有利な反面、放電の発光効率を抑制するものであり、個別のランプに個別の励起コイルを設けたシステムに対する優位性に欠けるとい不具合があった。
【０００８】
また、特公昭６２−１６３２９７に公開されている無電極放電ランプ点灯装置では、ひとつの高周波電源出力を、２個の励起コイルに振り分けて、ひとつの放電空間に２つの発光領域を形成するようにしている。この例の場合も、放電の発光効率を抑制するものであると共に、励起コイルに蓄積する無効電力が高周波電源出力の振り分けにより低下するため、放電管内への電力伝達効率も低くなり、上記した放電の発光効率を更に悪化させるという不具合があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放電管に複数の励起コイルを巻回して１つの発光空間に複数の発光領域を設けたものは、水中などの使用に有利な反面、発光空間内の電流密度が均一でないため、放電の発光効率を抑制するものであり、個別のランプに個別の励起コイルを設けたシステムに対しても、放電の発光効率という点で優位性に欠けるとい課題があった。
【００１０】
そこで本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の励起コイルを巻回した放電管の発光効率を向上させることができる無電極放電ランプと、この無電極放電ランプを点灯する無電極放電ランプ点灯装置と、この無電極放電ランプ点灯装置を用いた照明装置と、前記無電極放電ランプ点灯装置を用いた液体処理装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、水銀又は希ガスが封入された長尺の放電管と；前記放電管の外周に複数本のコイル線を互いに平行な状態で、かつ互いに隣接した状態で前記放電管の一端側から他端側へスパイラル状に巻回して構成される複数の励起コイルと；前記放電管の一端側における複数本のコイル線の端部に接続される第１の導電部材と；前記放電管の他端側における複数本のコイル線の端部に接続される第２の導電部材と；を具備することを特徴とする。
【００１２】
このような構成により、複数の励起コイルに高周波電流を流すと、放電管内に放電が生ずるが、この時前記各励起コイルが前記放電管の長手方向に均一に巻回されているため、各励起コイルから発生される電磁力が放電管長手方向に均一に注入され、放電管内部には１つの発光領域を有する放電が生じる。
【００１３】
請求項３の発明は、水銀又は希ガスが封入された長尺の放電管と；前記放電管の外周の一端側から他端側へ向けてスパイラル状に巻回された第１のコイル線と、この第１のコイル線における少なくとも一部の巻線間に巻回され、巻回された状態で第１のコイル線と互いに平行に隣接する状態を呈する第２のコイル線とを具備して構成される複数の励起コイルと；前記放電管の一端側における複数本のコイル線の端部に接続される第１の導電部材と；前記放電管の他端側における複数本のコイル線の端部に接続される第２の導電部材と；を具備することを特徴とする。
【００１４】
このような構成により、複数の励起コイルに高周波電流を流すと、放電管内に放電が生ずるが、この時、隣り合う励起コイルの一部が重複して巻回されているため、異なる励起コイル間の電磁結合を強めることができるため、各励起コイルから発生される電磁力が放電管長手方向に均一に注入され、放電管内部には１つの発光領域を有する放電が生じる。
【００１５】
請求項２の発明は、第２の導電部材は前記放電管の外周とスパイラル状に巻回された複数本の励起コイル線との間を通って前記放電管の他端側から一端側へ直線状に配されていることを特徴とする。
【００１６】
このような構成により、前記一対の導電体部材は前記励起コイルの一部により巻き締められて、前記放電管の外壁に固定される。
【００１９】
請求項４の発明では、放電管は断面がリング状の空間部分を有する外管とこの 外管の中空部を形成する内管とにより２重管構成され、前記外管の外周部に前記複数の励起コイルを巻回することを特徴とする。
【００２０】
このような構成により、外管と内管で構成されるリング状の放電空間に、励起コイルの周回方向に沿ったリング状の放電が生じ、励起コイルから放電リングへ電磁力がその長手方向に均一に効率良く伝達される。
【００２１】
請求項５の発明では、放電管は円柱状をした単管構成であることを特徴とする。
【００２２】
このような構成により、放電管内部の円柱状の放電空間に放電が生じ、励起コイルから放電リングへ電磁力がその長手方向に均一に伝達される。
【００２３】
請求項６の発明では、請求項１乃至５いずれか１項記載の無電極放電ランプと；この無電極放電ランプのコイルに高周波電流を供給する高周波電源と；を具備することを特徴とする。
【００２４】
このような構成により、高周波電源から高周波電流が前記無電極放電ランプに供給され、無電極放電ランプが点灯する。
【００２７】
請求項７の発明では、請求項６記載の無電極放電ランプ点灯装置と；この無電極放電ランプ点灯装置の無電極放電ランプから発光される光を反射する反射板と；前記無電極放電ランプ点灯装置の高周波電源を収納する筐体と；を具備したことを特徴とする。
【００２８】
このような構成により、無電極放電ランプ点灯装置の無電極放電ランプが点灯して発光すると、反射板により光が反射され、方向性を持って外界に照射される。
【００２９】
請求項８の発明では、請求項６記載の無電極放電ランプ点灯装置と；この無電極放電ランプ点灯装置の無電極放電ランプを内部に配置し、且つこの内部に被処理水を流す流水管と；を具備することを特徴とする。
【００３０】
このような構成により、無電極放電ランプ点灯装置の無電極放電ランプが流水管内部で点灯すると、無電極放電ランプから照射される例えば紫外線は、被処理水が殺菌する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の無電極放電ランプの第１の実施の形態の構成を示した図である。１は外管１ａと内管１ｂの２重管構成の放電管で、外管１ａと内管１ｂで形成される断面がリング状の発光空間を有し、この発光空間内に水銀や希ガスが封入されている。２ａ、２ｂ，２ｃは放電管１の外管１ａの外周部に同方向に巻回されたそれぞれ独立した励起コイル、５は励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃに高周波電流を導入するリード線（導電体部材）である。放電管１と励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃにより、誘導結合型無電極放電ランプが構成されている。
【００３２】
次に本実施の形態の構成と動作について説明する。励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃはそれぞれが放電管１の外管１ａの長手方向のほぼ全長に亙って均一の密度で巻回されていて、且つお互いの励起コイルが重ならず一定の間隔で巻回されるように配置されている。また、励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃのコイル端部はリード線５に接続されることにより、励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃは並列接続されている。
【００３３】
図示されない高周波電源から出力された高周波電流はリード線５を通して、励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃに供給される。これにより、外管１ａ内の断面がリング状の発光空間に放電が発生し、外管１ａ内に封入されている水銀原子から紫外線が発生する。放電管１の外周部に巻回されている励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃは３本であるが、本例では、上記したように各励起コイルは放電管１の外管１ａの長手方向のほぼ全長に亙って均一の密度で巻回されていて、且つお互いの励起コイルが重ならず一定の間隔で巻回されるように配置されているため、励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃにより発生する電磁界は放電管１の外管１ａの長手方向に対して均一となる。これにより、外管１ａの長手方向に電磁力が均一に注入されるため、外管１ａ内の断面がリング状の発光空間に発生する放電の強さは均一となって、一つの発光領域が形成される。
【００３４】
本実施の形態によれば、放電管１に巻回されている励起コイルは３本であるが、これら３本の励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃは放電管１の外管１ａの長手方向に均一に巻回されているため、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃ間の電磁結合が増し、放電管１の長手方向に均一な電磁界を形成することができる。これにより、外管１ａの長手方向に均一な電磁力が注入され、一つ発光空間に一つの発光領域を形成することができる。このため、発光空間内の電流密度分布を均一化し易く、発光領域から出る照射光を最大とする電流密度の値（又はあるレンジの値）に、前記発光空間内の電流密度を容易に持って行くことができ、発光効率を向上させることができる。また、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃの励起コイル導体が互いに跨ぎ合うことがないため、放電管周辺における絶縁構成を優位に実現できると共に、放電管１に巻回された励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃの凹凸がコイル１本の導体径に止どめることができ、清掃などを比較的容易に行うことができる。
【００３５】
又、外管１ａと内管１ｂで形成される放電空間にリング状の放電が形成され、しかもこのリング状の放電は励起コイル２ａ〜２ｃの周回方向に沿って近接して生じるため、励起コイル２ａ〜２ｃから前記放電への電力伝達効率が向上するため更に発光効率を向上させることができる。
【００３６】
更に、３本の励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃが並列接続されているため、励起コイルのインダクタンスを低くできるため、前記高周波電源側でこれら励起コイルに並列接続されて、本例の無電極放電ランプを水没させて殺菌などに用いる場合に水の誘電率に起因する分布容量の回路動作に与える影響を少なくするためのコンデンサの容量値を大きくすることができ、水中使用に有利な特性を容易に得ることができる。更に、励起コイルのインダクタンスが低いため、前記高周波電源側の回路設計などを容易にすることができる。
【００３７】
図２は本発明の無電極放電ランプの第２の実施の形態の構成を示した図である。本例の放電管１は円柱状の単管で、この放電管１の外周部に３本の励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃが放電管１の長手方向に均一に巻回され、その巻き方は第１の実施の形態と同様であり、励起コイル２ａ〜２ｃから放電管内への電力伝達効率は落ちるが、他は同様の効果がある。
【００３８】
図３は本発明の無電極放電ランプの第３の実施の形態の構成を示した図である。本例の外管１ａと内管１ｂの２重管構成の放電管１の外管１ａの外周部に３本の励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃが外管１ａの長手方向に均一に巻回され、その巻き方は第１の実施の形態とほぼ同様である。しかし、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃが外管１ａに巻回される時、１本のリード線５が外管１ａの外壁に密着して長手方向に沿って配線されるように、この１本のリード線５を外管１ａの外壁に巻き締めて固定している。このため、リード線５の固定が容易であることと、リード線５が外管１ａに密着しているため、無電極放電ランプを流水中に水没させて使用する場合等、水流がリード線５に当たって乱れないと共に、無電極放電ランプから照射された紫外線などの遮光性を改善することができる。更に、リード線５が外管１ａに密着して整然と配線されているため、励起コイルなどの清掃をやり易くすることができる。また、本例も、放電管１の外周部に３本の励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃが放電管１の長手方向に均一に巻回され、その巻き方は第１の実施の形態と同様であり、同様の効果がある。
【００３９】
図４は本発明の無電極放電ランプの第４の実施の形態の構成を示した図である。
本例も、２重管構成の放電管１の外管１ａの外周部に３本の励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃが巻回されている。励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃは外管１ａの長手方向の３区間に、図中左から順番に巻回されているが、各コイルが隣接している一部の区間は重なって巻回されている。即ち、この区間では、例えば励起コイル２ａの巻線の間に励起コイル２ｂの巻線が巻回されて、重なって巻回されている。また、これら励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃの端部は一対のリード線５に並列に接続されている。
【００４０】
図示されない高周波電源から出力された高周波電流はリード線５を通して、励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃに供給される。これにより、外管１ａ内の断面がリング状の発光空間に放電が発生し、外管１ａ内に封入されている水銀原子から紫外線が発生する。放電管１の外周部に巻回されている励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃの境界部分、即ち２つの励起コイルが隣接する区間では、これら２つの励起コイルが重なって巻回されているため、隣接する２つの励起コイルの境目付近に位置する発光空間に注入される電磁力を強くして、外管１ａ内の一つの発光空間に一つの発光領域を形成すると共に、前記隣接する２つの励起コイルの境目付近に位置する発光空間内の電流密度が小さくならないようにして、一つの発光空間内の電流密度分布を均一化している。
【００４１】
本実施の形態によれば、放電管１に、３本の励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃの一部を互いに重なり合うように巻回することにより、放電管１の外管１ａの長手方向に励起コイルが巻回されていない領域をなくすと共に、隣接する２つの励起コイルの境目付近で、これら励起コイル間の電磁結合が増して、隣接する励起コイル間の境界付近の発光空間にも、均一な磁界を形成することができる。これにより、外管１ａ内の一つ発光空間に一つの発光領域を形成することができ、発光空間内の電流密度を均一化して、放電の発光効率を向上させることができる。しかも、本例では、隣接するコイルの境界付近の発光空間には、隣接する励起コイルを重ねて巻くことにより、この付近の電磁力を調整して、上記した発光空間内の電流密度が均一になるように調整できるため、上記した放電の発光効率の向上を容易に達成することができる。
【００４２】
ここで、上記した各実施例において、放電管１に巻回した励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃを帯状導体励起コイルとし、しかも、放電管１の外周面を励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃごとＴＦＴコーティングしたり、コーティング時に位置がずれないように一定区間毎に帯状導体を糊付けするなどして、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃを放電管１の外周面に固着する構成とする。
【００４３】
これにより、放電管１の外周面の凹凸が極めて浅く且つ滑らかになるため、上記した各実施の形態の無電極放電ランプを水没して使用する際などに、水垢などがランプに付着したような場合のクリーニングを極めて容易とすることができると共に、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃが放電管１の外周面に固着しているため、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃがクリーニング時にずれることを防止することができる。尚、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃを放電管１の外周面に固着する場合、焼成するなどの物理的固着や糊付けなどの各種手段がある。
【００４４】
図５は本発明の無電極放電ランプ点灯装置の第１の実施の形態の構成を示した図である。１は外管１ａと内管１ｂの２重管構成の放電管で、外管１ａと内管１ｂで形成される断面がリング状の発光空間を有し、この発光空間内に水銀や希ガスが封入されている。２ａ、２ｂ，２ｃは放電管１の外管１ａの外周部に同方向に巻回されたそれぞれ独立した励起コイル、５は励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃに高周波電流を導入するリード線である。放電管１と励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃにより、誘導結合型無電極放電ランプが構成されている。６は高周波電流を発生する出力電力可変型の高周波発振回路、７は高周波発振回路６に交流を供給する交流電源、８は高周波発振回路６から出力された高周波電流を励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃに供給するための整合回路、９は放電管１１から照射される紫外線の強さを検出する紫外線センサー（照度検出器）であり、この紫外線センサー９の検出出力は高周波電源６にフィードバックされている。尚、高周波発振回路６と整合回路８は高周波電源２０を構成している。
【００４５】
次に本実施の形態の動作について説明する。高周波発振回路６は交流電源７から供給される交流を整流して得た直流電源をスイッチングして高周波電流に変換し、得られた高周波電流を整合回路８及びリード線５を通して励起コイル２ａ、２ｂ、２ｃに供給する。これにより、放電管１の外管１ａの内部に励起コイル２ａ、２ｂ、２ｃが発生する電磁力により放電が発生し、紫外線が外管１ａから照射される。紫外線センサー９は外管１ａから照射された紫外線を検出して、その強さを電気信号に変えて高周波発振回路６にフィードバックする。
【００４６】
高周波発振回路６の電力制御回路６１は紫外線センサー９により検出された前記紫外線の強さが所定値に達するまで、スイッチング周波数やスイッチング時のオンデューティを変化させて、その出力電力を調整する。しかも、この調整時、紫外線センサー９により検出される紫外線の強さが所定値を維持するために必要な最小の電力が出力されるように、前記スイッチング部による調整が行われる。
【００４７】
図６は上記した放電管１の軸方向の紫外線の強さを励起コイル２ａ〜２ｃに投入する高周波電力をパラメータとして示した特性図である。但し、前記紫外線は放電管１の中心軸から直角方向に１５０ｍｍ離れた点での測定値である。この特性図から、投入高周波電力が２３８Ｗの時は、図中破線で示すように放電管の軸方向の１２０ｍｍのところと、２４０ｍｍのところでその照度が０．５以下となっており、このため、放電管１に３つの発光領域が生じていることが分かる。しかし、励起コイル２ａ〜２ｃに投入する高周波電力の値を増加していくと、投入電力が３９９Ｗの時に、上記した放電管の軸方向の２か所で、紫外線の照度が０．５以上となり、それまで３つに分かれていた発光領域が１つに繋がって、放電管内に１つの発光領域が形成されたことが分かる。
【００４８】
図７は図１に示した励起コイル２ａ〜２ｃに投入した電力と紫外線の発光効率との関係を示した特性図である。この図から分かるように投入電力が約４００Ｗ付近で相対効率が最も高く、投入電力が４００Ｗをこえると急速に発光効率が悪化することが分かる。これは、４００Ｗを越えると発光管内の電流密度が増大するが、増大した分が発光に寄与しないためである。従って、図５と図６から分かることは、放電管１内に形成された発光領域が一つになった直後の投入高周波電力、即ちここでは３３９Ｗの時に最も発光効率が高いことが分かる。
【００４９】
そこで、高周波発振回路６は紫外線センサー９により検出した紫外線の強度から放電管１の外管１ａ内に形成された発光領域がちょうど１つに繋がった時点の高周波出力を以降維持し、この高周波出力を整合回路８を介して、上記した励起コイル２ａ〜２ｃに供給する。これにより、放電管１の外管１ａ内には１つの発光領域を有する放電が形成され、この状態から放電管１から紫外線が照射される。
【００５０】
ここで、紫外線センサー９の採光面積はφ15[mm]の微少面積とし、測定した最大光量箇所を基準とし、その半分の光量未満の部分は、発光領域が繋がっておらず、分離しているものと定義する。従って、一つの発光空間の全ての場所が測定した最大光量の半分以上の光量を有する場合、この発光空間には一つの発光量領域が存在することになる。
【００５１】
本実施の形態によれば、放電管１の外周部に３個の励起コイルを有する無電極放電ランプの前記励起コイルに投入する電力を高周波発振回路６が調整して、放電管内に一つの発光領域の放電が形成されるようにすることにより、放電管１内の一つの発光空間内の電流密度を均一化させることができるため、放電管１の発光効率を向上させることができる。また、本例は３個の励起コイル２ａ〜２ｃが並列接続されているため、無電極放電ランプを水没して用いるに適した諸々の利点（図１に示した実施形態の説明と同様）を有している。又、励起コイルのインダクタンスが低いため、高周波電源２０から常時高電圧の高周波電圧を印加する必要がなくなるため、この分、高周波電源２０の設計などを容易とすることができる。
【００５２】
図８は本発明の無電極放電ランプ点灯装置の第２の実施の形態の構成を示した図である。本例の構成は図５に示した第１の実施の形態とほぼ同様であるが、放電管１に巻回されている両端の励起コイル２ａ、２ｃにコンデンサＣ１，Ｃ２が並列に接続されているところが異なっている。
【００５３】
ところで、放電管１の外管１ａの外周部に励起コイル２ａ、２ｂ，２ｃが所定の間隔を空けて巻回されていると、励起コイル２ｂは両端の励起コイル２ａ、２ｃと電磁的に結合するが、両端の励起コイル２ａ、２ｃは励起コイル２ｂとしか結合していない。このため、励起コイル２ｂのインダクタンスは励起コイル２ａ、２ｃのインダクタンスより小さくなり、このままでは、真ん中の励起コイル２ｂにより発光する発光領域が立ち消えし易い等、アンバランスな状態となる。
【００５４】
そこで、本例では両端の励起コイル２ａ、２ｃに並列にコンデンサＣ１，Ｃ２を接続して、励起コイル２ａ、２ｃのインダクタンスを励起コイル２ｂのインダクタンスと揃えることにより、励起コイル全体の力率を改善している。他の構成は上記した第１の実施の形態と同様であり、高周波発振回路６は放電管１内に一つの発光領域が形成されるようにその高周波出力を調整するため、発光効率を向上させることができると共に、励起コイルの力率が改善されているため、前記一つの発光領域を安定に形成することができる。尚、場合によって、コンデンサＣ１、Ｃ２は励起コイル２ａ、２ｃに直列に接続してもよい。
【００５５】
図９は本発明の無電極放電ランプ点灯装置の第３の実施の形態の構成を示した図である。本例は、無電極放電ランプとして図１に示した実施の形態と同様のものを用いている。このため、高周波発振回路６から高周波電流を整合回路８、リード線５を通して、無電極放電ランプの励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃに供給する。励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃは放電管の外管１ａに均一に巻回されているため、外管１ａ内の長手方向に均一に電磁力を供給でき、高周波発振回路６から供給する電力を外管１ａ内に１つの発光領域を持つ放電を生じさせることができる。従って、無電極放電ランプ点灯装置は図７、図８に示したようなフィードバック系を備えていなくとも、無電極放電ランプに１つの発光領域を持つ放電を生じさせることができ、装置を簡単化することができる。尚、無電極放電ランプとしては図２〜図４に示したいずれかの放電ランプを用いても同様の効果がある。
【００５６】
図１０は本発明の照明装置の一実施の形態を示した側面図である。図９に示した無電極放電ランプ点灯装置を構成する無電極放電ランプの放電管１の内管１ｂはケース（筐体）１２に植設された放電管支持体１０により支持され、励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃはリード線５を介して高周波電源２０に接続されている。この高周波電源２０から励起コイル２ａ，２ｂ，２ｃに高周波電流が供給されると、放電管１の外管１ａが点灯し、その光は放電管１の背後に設けられている反射板１１によって、反射されて方向性を持って照射される。
【００５７】
本実施の形態によれば、無電極放電ランプの放電管１の外管１ａ内には一つの発光領域が形成されるため、放電管１の長手方向に輝度斑がなく、均一な光を照射することができると共に、発光効率がよいため照度を向上させることができる。尚、放電管１の外管１ａ内に水銀などを入れた場合は、外管１ａから紫外線が照射されるため、紫外線照明装置となるが、前記外管１ａ内に低圧のＸｅ（キセノン）などを封入すれば、可視光が照射され、通常の照明装置となる。尚、可視光を照射するには、放電管１ａ内には水銀等を封入し、放電管内に蛍光物質を塗布することにより、可視光線を得る構成としてもよい。尚、無電極放電ランプ点灯装置としては図５又は図８に示したものを用いても同様の効果がある。
【００５８】
図１１は本発明の液体処理装置の一実施の形態の構成を示したブロック図である。例えば図９に示したのと同一構成を有する無電極放電ランプ点灯装置の無電極放電ランプ５０が流水管１６内に配置されている。この無電極放電ランプ５０に接続されているリード５線は、流水管１６から外部に引き出されて、高周波電源２０に接続され、この高周波電源２０から高周波電流が前記無電極放電ランプ５０に供給される。流水管１６は水道管４２と接続部４１により接続され、図中左側の水道管４２から水か流水管１６に流れ込む。流水管１６に流れ込んだ水は無電極放電ランプ５０から発生する紫外線の照射を受けて殺菌され、殺菌済みの水が流水管１６から図中右側の水道管４２に流れ出る。
【００５９】
本実施の形態によれば、無電極放電ランプ点灯装置の無電極放電ランプ５０の発光効率が向上した分、流水の殺菌効率を向上させることができる。尚、無電極放電ランプ点灯装置としては図５又は図８に示したものを用いても同様の効果がある。
【００６０】
【発明の効果】
以上記述した如く請求項１の発明によれば、複数の励起コイルが放電管の長手方向に均一に巻回されているため、放電管内に１つの発光領域を有する放電を生じさせることができ、放電管の発光効率を向上させることができる。
【００６１】
請求項３の発明によれば、複数の励起コイルの隣接部で隣接コイルの一部が重ねて巻回されているため、放電管内に１つの発光領域を有する放電を生じさせることができ、放電管の発光効率を向上させることができる。
【００６２】
請求項２の発明によれば、前記一対の導電材部材を励起コイルの一部を用いて前記放電管の外壁に固定しているため、照射光の遮光性や清掃性能の向上を図ることができる。
【００６４】
請求項４の発明によれば、放電領域が励起コイルに近いため、励起コイルからの電力伝達効率を向上させることができ、放電管の発光効率を更に向上させることができる。
【００６５】
請求項５の発明によれば、放電管の構造が簡単なため、製造コストを低廉とすることができる。
【００６６】
請求項６の発明によれば、無電極放電ランプの発光効率が良いため、無電極放電ランプの照度を向上させることができる。
【００６８】
請求項７の発明によれば、明るい照明を行うことができる。
【００６９】
請求項８の発明によれば、流水中の無電極放電ランプの発光効率が向上しているため、その分、被処理水の処理効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無電極放電ランプの第１の実施の形態の構成を示した図。
【図２】本発明の無電極放電ランプの第２の実施の形態の構成を示した図。
【図３】本発明の無電極放電ランプの第３の実施の形態の構成を示した図。
【図４】本発明の無電極放電ランプの第４の実施の形態の構成を示した図。
【図５】本発明の無電極放電ランプ点灯装置の第１の実施の形態の構成を示した図。
【図６】上記した放電管１の軸方向の紫外線の強さを励起コイル２ａ〜２ｃに投入する高周波電力をパラメータとした時の特性図。
【図７】図１に示した励起コイル２ａ〜２ｃに投入した電力と紫外線の発光効率との関係を示した特性図。
【図８】本発明の無電極放電ランプ点灯装置の第２の実施の形態の構成を示した図。
【図９】本発明の無電極放電ランプ点灯装置の第３の実施の形態の構成を示した図。
【図１０】本発明の照明装置の一実施の形態の構成を示した側面図。
【図１１】本発明の液体処理装置の一実施の形態の構成を示したブロック図。
【図１２】従来の無電極放電ランプ点灯装置の一例を示した概略図。
【符号の説明】
１ 放電管
１ａ 外管
１ｂ 内管
２ａ〜２ｃ 励起コイル
５ リード線
６ 高周波発振回路
７ 交流電源
８ 整合回路
９ 紫外線センサー
１０ 放電管支持体
１１ 反射板
１２ ケース
１６ 流水管
２０ 高周波電源
４１ 接続部
４２ 水道管
５０ 無電極放電ランプ
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
Claims (8)
- 水銀又は希ガスが封入された長尺の放電管と；
前記放電管の外周に複数本のコイル線を互いに平行な状態で、かつ互いに隣接した状態で前記放電管の一端側から他端側へスパイラル状に巻回して構成される複数の励起コイルと；
前記放電管の一端側における複数本のコイル線の端部に接続される第１の導電部材と；
前記放電管の他端側における複数本のコイル線の端部に接続される第２の導電部材と；
を具備することを特徴とする無電極放電ランプ。 - 第２の導電部材は前記放電管の外周とスパイラル状に巻回された複数本の励起コイル線との間を通って前記放電管の他端側から一端側へ直線状に配されていることを特徴とする請求項１に記載の無電極放電ランプ。
- 水銀又は希ガスが封入された長尺の放電管と；
前記放電管の外周の一端側から他端側へ向けてスパイラル状に巻回された第１のコイル線と、この第１のコイル線における少なくとも一部の巻線間に巻回され、巻回された状態で第１のコイル線と互いに平行に隣接する状態を呈する第２のコイル線とを具備して構成される複数の励起コイルと；
前記放電管の一端側における複数本のコイル線の端部に接続される第１の導電部材と；
前記放電管の他端側における複数本のコイル線の端部に接続される第２の導電部材と；
を具備することを特徴とする無電極放電ランプ。 - 前記放電管は断面がリング状の空間部分を有する外管とこの外管の中空部を形成する内管とにより２重管構成され、前記外管の外周部に前記複数の励起コイルを巻回することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１記載の無電極放電ランプ。
- 前記放電管は円柱状をした単管構成であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１記載の無電極放電ランプ。
- 請求項１乃至５いずれか１項記載の無電極放電ランプと；
この無電極放電ランプのコイルに高周波電流を供給する高周波電源と；
を具備することを特徴とする無電極放電ランプ点灯装置。 - 請求項６記載の無電極放電ランプ点灯装置と；
この無電極放電ランプ点灯装置の無電極放電ランプから発光される光を反射する反射板と；
前記無電極放電ランプ点灯装置の高周波電源を収納する筐体と；
を具備したことを特徴とする照明装置。 - 請求項６記載の無電極放電ランプ点灯装置と；
この無電極放電ランプ点灯装置の無電極放電ランプを内部に配置し、且つこの内部に被処理水を流す流水管と；
を具備することを特徴とする液体処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28995196A JP3910666B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 無電極放電ランプ、無電極放電ランプ点灯装置、照明装置及び液体処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28995196A JP3910666B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 無電極放電ランプ、無電極放電ランプ点灯装置、照明装置及び液体処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10134777A JPH10134777A (ja) | 1998-05-22 |
| JP3910666B2 true JP3910666B2 (ja) | 2007-04-25 |
Family
ID=17749853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28995196A Expired - Fee Related JP3910666B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 無電極放電ランプ、無電極放電ランプ点灯装置、照明装置及び液体処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3910666B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100392180B1 (ko) * | 2000-11-03 | 2003-07-22 | 주식회사 엘에스텍 | 형광램프와 이를 채용한 백라이트 유니트 |
| JP2008053186A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Matsushita Electric Works Ltd | 無電極放電灯及び照明器具 |
| JP2007173247A (ja) * | 2006-12-27 | 2007-07-05 | Toshiba Corp | 紫外線発生装置 |
| JP2010027620A (ja) * | 2009-10-26 | 2010-02-04 | Toshiba Corp | 紫外線発生装置 |
-
1996
- 1996-10-31 JP JP28995196A patent/JP3910666B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10134777A (ja) | 1998-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9161422B2 (en) | Electronic ballast having improved power factor and total harmonic distortion | |
| CA2108434C (en) | Capacitively coupled rf fluorescent lamp with rf magnetic enhancement | |
| US9129791B2 (en) | RF coupler stabilization in an induction RF fluorescent light bulb | |
| US8901842B2 (en) | RF induction lamp with ferrite isolation system | |
| US8975829B2 (en) | RF induction lamp with isolation system for air-core power coupler | |
| US10141179B2 (en) | Fast start RF induction lamp with metallic structure | |
| US20140145616A1 (en) | Reduced emi in rf induction lamp with ferromagnetic core | |
| US9305765B2 (en) | High frequency induction lighting | |
| US20140145621A1 (en) | Fast start dimmable induction rf fluorescent light bulb | |
| US20140145592A1 (en) | Induction rf fluorescent light bulb | |
| US20140145607A1 (en) | Dimmable high frequency induction rf fluorescent lamp | |
| US20140145605A1 (en) | High frequency induction rf fluorescent lamp with reduced electromagnetic interference | |
| US20140145602A1 (en) | Induction rf fluorescent lamp with burst-mode dimming | |
| US20140145597A1 (en) | Processor-based induction rf fluorescent lamp | |
| CA2108433C (en) | Twin tube capacitively-driven rf light source | |
| JP3910666B2 (ja) | 無電極放電ランプ、無電極放電ランプ点灯装置、照明装置及び液体処理装置 | |
| US20030011322A1 (en) | High light output electrodeless fluorescent closed-loop lamp | |
| EP0593312B1 (en) | Fluorescent light source | |
| US6362570B1 (en) | High frequency ferrite-free electrodeless flourescent lamp with axially uniform plasma | |
| EP0601893A1 (en) | Fluorescent lamp | |
| JP2002102850A (ja) | 無電極放電灯装置および殺菌装置 | |
| JP3580775B2 (ja) | 紫外線発生装置 | |
| JPS63292562A (ja) | 無電極放電灯装置 | |
| JP3939388B2 (ja) | 無電極放電灯装置、無電極放電灯点灯装置および流体処理装置 | |
| JPS63292561A (ja) | 無電極放電灯装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051111 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20051122 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060123 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061024 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061225 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20070123 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Effective date: 20070125 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 4 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110202 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120202 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130202 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130202 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |