JP7076668B1 - マイクロ波励起光源装置 - Google Patents

Abstract

本願のマイクロ波励起光源装置（１）は、軸方向に延びる中心電極（２）、中心電極（２）に対して同心配置された環状電極（３）、中心電極（２）と環状電極（３）の間に形成された環状空間に配置され、軸方向に沿って延びる長尺状の発光管（４）、マイクロ波発生源（１０）の他方の極が電気接続される接続端板（６）、環状電極（３）と接続端板（６）とを電気接続する接続子（５）、および発光管（４）が外力を受けた際に弾性変形し、環状電極（３）と接続子（５）との接触面にかかる応力を抑制する緩衝機構を備えている。

Description

本願は、マイクロ波励起光源装置に関するものである。

中心電極と環状電極の間の環状空間に発光物質を封入した発光セル（発光管）を配置し、環状空間内でマイクロ波の電磁界を形成することで、所望の波長の光を出射するマイクロ波励起光源装置が開発されている。その際、軸方向の一端側を発光管の外周面に密着させた環状電極に固定し、他端側にネジを切った取り付け部材を用いることで、マイクロ波発生源との電気接続と機械的固定を同時に行う光源装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７―２２０４１０号公報（段落００３５～００３６、図２、図３）

上記のように電気接続と機械的固定を同時に行えるように構成することで、製造工程を簡略化することが可能になる。しかしながら、例えば、殺菌のための紫外線照射に用いた場合、発光はするが、電気接続状態の変化によるインピーダンスの変化によって発光特性が変化し、所望の照射ができなくなる不具合が生じるおそれがあった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、電気接続状態を適切に保ち、発光特性変化を抑制して所望の照射が可能なマイクロ波励起光源装置を提供することを目的とする。

本願に開示されるマイクロ波励起光源装置は、マイクロ波発生源に電気接続されてマイクロ波励起光を発生するマイクロ波励起光源装置において、前記マイクロ波発生源の一方の極に電気接続され、軸方向に延びる中心電極と、前記中心電極に対して同心配置された環状電極と、前記中心電極と前記環状電極との間に形成された環状空間に配置され、前記マイクロ波励起光を発光する発光管と、前記マイクロ波発生源の他方の極が電気接続される接続端板と、環状をなし、前記発光管の外周面に嵌め込まれた軸方向の一端側が、前記外周面との間で前記環状電極を挟み込むとともに、他端側と前記接続端板との間に軸方向の隙間が設けられ、前記環状電極と前記接続端板とを電気接続する接続子と、
軸方向に伸縮する弾性体で構成され、前記軸方向の隙間に配置されて前記接続子と前記接続端板とを連結し、前記発光管が外力を受けた際に弾性変形し、前記環状電極と前記接続子との接触面にかかる応力を抑制する緩衝機構として機能する連結部材とを備えることを特徴とする。

本願に開示されるマイクロ波励起光源装置によれば、衝撃を受けても電気接続状態を適切に保ち、発光特性変化を抑制して所望の照射が可能なマイクロ波励起光源装置を得ることができる。

実施の形態１にかかるマイクロ波励起光源装置の軸に沿った断面図である。 実施の形態１にかかるマイクロ波励起光源装置の一部を拡大した部分拡大断面図である。 実施の形態２にかかるマイクロ波励起光源装置の軸に沿った部分拡大断面図である。 実施の形態２にかかるマイクロ波励起光源装置の軸に垂直な断面図である。 実施の形態３にかかるマイクロ波励起光源装置の軸に沿った部分拡大断面図である。 実施の形態３にかかるマイクロ波励起光源装置の軸に垂直な断面図である。 実施の形態４にかかるマイクロ波励起光源装置の軸に沿った部分拡大断面図である。 実施の形態４にかかるマイクロ波励起光源装置の軸に垂直な断面図である。

実施の形態１．
図１と図２は、実施の形態１にかかるマイクロ波励起光源装置の構成について説明するためのものであり、図１はマイクロ波励起光源装置の軸に沿った断面図、図２は図１の領域Ｒ部分を拡大した部分拡大断面図である。

実施の形態１にかかるマイクロ波励起光源装置１は、図１に示すように、径方向の中心に配置された中心電極２、中心電極２に同心配置された環状電極３、および中心電極２と環状電極３との間の環状空間内に配置された発光管４を備えている。また、マイクロ波発生源１００と電気接続するための接続端となる円盤状の接続端板６と、接続端板６と環状電極３との電気接続、および接続端板６に対する発光管４の機械的固定を行うための環状の接続子５とを備えている。

発光管４は、例えば、他のガラスと比べて紫外線透過率が高い石英ガラスの内管４ｉと外管４ｘを接合して２重管を構成し、内部（発光空間４ｓ）に発光物質である水銀（Ｈｇ）等を封入したものである。二重管としては、外径Ｄ４＝１５ｍｍ、軸長Ｌ４＝１５０ｍｍと、外径Ｄ４に対して軸長Ｌ４が１０倍にもなる細長い形状となっている。

そして、外管４ｘの外周面４ｆｘには、例えば、網状導体と称される網状をなして光を透過できる環状電極３を密着させている。また、径方向の中心（内管４ｉの内側）には、環状電極３と同心となる中心電極２が挿入されている。中心電極２と環状電極３は、マイクロ波発生源１００からマイクロ波が入力されることによって、環状空間内に電磁界を形成するように機能する。そして、形成された電磁界によって発光空間４ｓ内の発光物質を励起発光させ、環状電極３を透過して出射するように構成している。

接続端板６は、外周側に配置され、環状電極３との電気接続を行うための導体部６１と、導体部６１の内周側に配置され、中心部に中心電極２を通す符号を付さない貫通孔が形成された絶縁体部６２とで構成している。接続子５は、導電材料で環状に形成され、発光管４に嵌合することで、内周面と発光管４の外周面４ｆｘとの間で環状電極３を挟み込み、環状電極３との電気接続を行うように構成している。

そして、接続子５と接続端板６との機械的な連結、および接続子５と導体部６１との電気接続を行い、緩衝機構として機能する連結部材７をさらに備えている。

連結部材７としては、弾性体として８本のつるまきバネを軸の向きを軸方向に平行にして周方向の８か所に分散配置した場合を描画している。そして、図２に示すように、衝撃が加わらない場合に、接続端板６と接続子５それぞれの対向面６ｆｆと対向面５ｆｆが軸方向の隙間Ｇ７ａをあけて平行に対向するように、接続子５を接続端板６に対して機械的に支持している。また、連結部材７は導電体で構成しているため、導体部６１と接続子５とを電気接続している。

また、接続子５は、発光管４の外径Ｄ４（厳密には環状電極３の厚みを加えた径）に内径を合わせた円環部５ｒと軸方向における円環部５ｒの一端（図中右側）で径方向の内側に向かって延びる縁部５ｐとを有して、導電性部材で構成している。そして、発光管４の外周面４ｆｘ側に環状電極３の上から円環部５ｒを嵌め込むことで、発光管４の外周面４ｆｘを拘束して機械的に固定する。これにより、マイクロ波発生源１００の一方の極から接続端板６、接続子５を経由した環状電極３までの電気接続経路が完成する。

なお、嵌め込みについては、発光管４の外径Ｄ４に環状電極３の厚みを加えた径よりも接続子５の円環部５ｒの内径を小さくしておき、接続子を熱して膨張させた状態で嵌め込むいわゆる焼き嵌めを用いてもよい。あるいは、内周面５ｆｉをテーパ状に形成し、円環部５ｒを発光管４に対して軸方向に押し込むことで、径方向の押圧力を発生させるように構成してもよい。

このとき、縁部５ｐが、発光管４の一端（図中右側の端部）に当たるまで円環部５ｒを嵌め込んだ場合、発光管４の軸方向の動きも拘束し、接続子５と発光管４との機械的固定度がより強固になる。一方、発光管４および接続子５は、接続端板６に対しては、弾性体である連結部材７を介して支持されているため、軸方向での動き、あるいは軸に対して傾く方向での動きは許容される。

中心電極２は、機械的には接続端板６の絶縁体部６２に固定支持されているが、電気的には、マイクロ波発生源１００の他方の極に直接、あるいは同軸ケーブル等を介して電気接続されている。このとき、中心電極２の外径Ｄ２は、発光管４の内管４ｉの内周面４ｆｉとの間に隙間Ｇ２４を有するように、内径Ｄ４ｉよりも小さく設定されており、内周面４ｆｉに対して浮いた状態となっている。つまり、中心電極２は発光管４に対しては、機械的な縁が切られ、発光管４の軸方向での動き、あるいは軸に対して傾く方向での動きが許容される。隙間Ｇ２４は、想定される衝撃（外力）とそれに応じて許容される中心電極２の動き（連結部材７を構成する弾性部材のバネ係数等）に基づいて、例えば、１ｍｍから５ｍｍの範囲で設定される。

このように構成したマイクロ波励起光源装置１に対し、マイクロ波発生源１００からマイクロ波が入力されると、中心電極２と環状電極３との間の環状空間内で入力されたマイクロ波による電磁界が形成される。形成されたマイクロ波の電磁界によって、環状空間内に配置した発光管４の発光空間４ｓ内の発光物質を励起発光させ、環状電極３を透過して発光光を出射することができる。例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波で環状空間に電磁界を発生させた場合、発光物質である水銀の励起発光により紫外線が出射され、効率の高い殺菌が実現できる。

ここで、例えば、発光管４に対して衝撃が加わった場合について検討する。特許文献１に示された構成では、細長い発光管はマイクロ波発生源１００、もしくは伝送経路に対してネジを用いて固定的に支持されているため、ネジ部分に力が加わり、不可逆的な変形が生じるおそれがある。すると、電気接続も兼ねるネジ部分での接触状況も変化し、マイクロ波の伝送経路におけるインピーダンスが初期設定値から変化し、所望の発光特性を得ることができなくなる。一方、その状態でも、導通が保たれて、発光しない状態ではなかったため、これまで、この現象については見過ごされてきたが、マイクロ波励起光源装置１として、看過すべきでない現象であることを本願発明者は見出した。

そこで、本願のマイクロ波励起光源装置１では、発光管４が外力を受けた際に、例えば連結部材７が弾性変形することで、発光管４と接続子５との接触面にかかる応力を抑制する緩衝機構を形成するように構成した。実施の形態１においては、発光管４を嵌め込む接続子５と支持機構である接続端板６との間に、周方向に分散配置した複数の弾性体で構成し、緩衝機構として機能する連結部材７を介在させて発光管４を支持するようにした。

ここで、発光管４に対して軸を傾ける方向の力が加わったとする。すると、その力が加わっている間は、連結部材７が変形することで、隙間Ｇ７ａの形状が変化し、接続子５との変位を伴うことなく、接続端板６に対して変位し、発光管４と接続子５との間にかかる応力が緩和される。その結果、外周面４ｆｘに密着した環状電極３と接続子５との間で変位が生じることはなく、衝撃などの外力が加わっても電気接続状態、つまりインピーダンスを初期設定値のまま維持し、所望の発光特性を維持することができる。

一方、中心電極２は、接続端板６に対して機械的に固定されているが、発光管４に対しては、変位を見越して設定された隙間Ｇ２４を有しているため、変位した際に内周面４ｆｉと衝突することはない。さらに、その変位は連結部材７の変形、つまり弾性変形に伴う変位であるため、外力が解消されれば、元の位置、つまり軸中心に沿った正規の位置に戻る。つまり、弾性体の変形では、外力を受けた際の変位は可逆的であり、外力が解消されれば、中心電極２と環状電極３との間の環状空間も元の状態に戻るため、電磁界の状態も回復し、特性を維持することができる。

なお、連結部材７を構成する弾性体の配置については、軸を挟む位置、あるいは囲む位置に配置されていれば、配置数、および配置位置は適宜変更可能である。さらには、つるまきバネに限ることもなく、板バネ、竹の子バネ等、導電性を有するのであれば他の形態でもよい。また、以降の実施の形態を含め、本願では、外周面４ｆｘの軸方向に垂直な形状が円形で、環状電極３を全周で支持できる二重管仕様の発光管４を例に説明するが、これに限ることはない。例えば、らせん管のように、外周面側から押圧しても外径を維持して環状電極３を支持でき、中心電極２との隙間Ｇ２４も維持できる形態であれば、どのような形態でも適用可能である。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、接続子と接続端板との間に軸方向の隙間を設け、弾性変形する連結部材で連結する例について説明した。本実施の形態２では、接続子を径方向に押圧支持する連結部材を設けた例について説明する。図３と図４は、実施の形態２にかかるマイクロ波励起光源装置の構成について説明するためのものであり、図３は実施の形態１の図２に対応するマイクロ波励起光源装置の軸に沿った部分拡大断面図、図４は図３のＡ－Ａ線に対応する軸に垂直な断面図である。なお、発光管、環状電極、中心電極それぞれの全体像については、実施の形態１の図１を援用する。

実施の形態２にかかるマイクロ波励起光源装置１は、図３、図４に示すように、径方向において、環状電極３の上から外周面４ｆｘを接続子５が押し付けるように接続子５と接続端板６とを連結する連結部材７を設けるようにした。接続子５は、発光管４の外周面４ｆｘに沿った円環を周方向で分割したような円弧状をなし、周方向に分かれて２か所設ける例を描画している。

接続端板６は、基本的には実施の形態１と同様に、環状電極３との電気接続を行うための導体部６１と、導体部６１の内周側に配置され、中心部に中心電極２を通す貫通孔が形成された絶縁体部６２とで構成している。そして、本実施の形態２では、導体部６１の外周面には、後述する連結部材７の筒状部７２の内周面に形成された雌ネジ７ｓと螺合するための雄ネジが切られている。

連結部材７としては、筒状をなし、軸方向の一端側に接続端板６を螺合するための雌ネジ７ｓが設けられた筒状部７２と、筒状部７２の他端側の内周面７ｆｉから径方向の中心に向かって延びる弾性部材７１とで構成している。接続端板６を軸方向の中間部分で軸中心に向かって突出する符号を付さない畝部に突き当たるまで、雌ネジ７ｓに螺合させることで、接続端板６は筒状部７２に対して機械的に固定される。

一方、弾性部材７１は、筒状部７２の内周面７ｆｉにおける周方向の分散した位置から接続子５を介して環状電極３で覆われた発光管４の外周面４ｆｘを押圧するよう軸を径方向に向けた複数のつるまきバネを軸方向と周方向の異なる位置に分散配置している。そして、筒状部７２と発光管４との間に、径方向の隙間Ｇ７ｒを設け、発光管４と接続端板６との間には軸方向の隙間Ｇ７ａを設けているが、弾性部材７１による押圧により、筒状部７２と発光管４とを同心を保つように発光管４を機械的に支持している。

このとき、筒状部７２と弾性部材７１とはともに導電体で形成されているため、雌ネジ７ｓへの螺合による連結部材７と接続端板６の機械的な固定に伴い、接続端板６（の導体部６１）から弾性部材７１までの安定な電気接続経路が完成する。そして、弾性部材７１は、接続子５と発光管４の外周面４ｆｘとの間で環状電極３を挟み込み、付勢力によって、接続子５を環状電極３に密着させているため、接続端板６から環状電極３までの電気接続経路が完成する。

中心電極２については、実施の形態１と同様に、機械的には接続端板６の絶縁体部６２に固定支持され、電気的にはマイクロ波発生源１００の他方の極に直接、あるいは同軸ケーブル等を介して電気接続されている。そして、発光管４の内管４ｉの内周面４ｆｉとの関係についても、中心電極２は発光管４に対しては、機械的な縁が切られ、軸方向での動き、あるいは軸に対して傾く方向での動きが許容される構成としている。

上記構成を前提として、発光管４に対して軸を傾ける方向の力が加わったとする。すると、その力が加わっている間は、連結部材７の弾性部材７１が変形することで、隙間Ｇ７ｒと隙間Ｇ７ａの形状が変化し、発光管４は、接続子５との変位を伴うことなく接続端板６に対して変位し、発光管４と接続子５との間にかかる応力が緩和される。その結果、外周面４ｆｘに密着した環状電極３と接続子５との間で変位が生じることはなく、電気接続状態、つまりインピーダンスを初期設定値のまま維持し、所望の発光特性を維持することができる。

一方、中心電極２は、接続端板６に対して機械的に固定されているが、発光管４に対しては、内周面４ｆｉとの間に隙間Ｇ２４を有しているため、変位した際に内周面４ｆｉと衝突することはない。さらに、その変位は弾性部材７１の変形、つまり弾性変形に伴う変位であるため、外力が解消されれば、元の位置、つまり軸中心に沿った正規の位置に戻る。つまり、衝撃による変位は可逆的であり、外力が解消されれば、中心電極２と環状電極３との間の環状空間も元の状態に戻るため、電磁界の状態も回復し、特性を維持することができる。

なお、接続子５の周方向、軸方向における長さと配置数、および接続子５それぞれを付勢する弾性部材７１の種類と配置位置、配置数については、例示した形態に限ることはない。例えば、図３、図４では、周方向の約１／４の長さの接続子５を２つ対向させて配置する例を示したがこれに限ることはなく、周方向長さ、配置数を変更（２以上）させてもよい。また、弾性部材７１が周方向で分散配置されている場合は、接続子には、外周面４ｆｘに沿って変形する材料を用いてもよく、例えば、円弧状の板バネで接続子５を形成してもよい。

また、図３、図４では、接続子５それぞれに軸方向で２か所、周方向で３か所に分かれて弾性部材７１を配置する例を示したが、これに限ることはなく、バネの種類も含め、適宜変更可能であることは言うまでもない。

実施の形態３．
上記実施の形態１と実施の形態２では、接続子と接続端板との間に隙間を設け、弾性変形する連結部材で連結する例について説明した。本実施の形態３では、導電性のゴムで構成した接続子を用いて、接続子と接続端板とを密着した状態で連結する構成例について説明する。図５と図６は、実施の形態３にかかるマイクロ波励起光源装置の構成について説明するためのものであり、図５は実施の形態１の図２に対応するマイクロ波励起光源装置の軸に沿った部分拡大断面図、図６は図５のＢ－Ｂ線に対応する軸に垂直な断面図である。なお、発光管、環状電極、中心電極それぞれの全体像については、実施の形態２と同様に、実施の形態１の図１を援用する。

実施の形態３にかかるマイクロ波励起光源装置１は、図５、図６に示すように、接続端板６と環状電極３とを導電ゴムで形成した接続子５Ｅを介して連結するようにした。接続子５Ｅは、発光管４の外径Ｄ４に内径を合わせた円環部５ｒと、円環部５ｒの一端（図中右側）で、中心に中心電極２を通すための貫通孔が設けられ、円環部より径が大きい円盤部５ｂとを有するように、導電性ゴム（弾性体）を用いて一体成形したものである。

円環部５ｒの内径と径方向の厚みは、発光管４に嵌め込んだ際に、環状電極３との間で安定した電気接続を持続するのに必要な締め付け力（押圧力）が得られる程度に厚くする。さらに、径方向の厚みについては、電気接続経路としての軸方向の抵抗値が過大にならない程度の厚みを有するようにしている。

円盤部５ｂの軸方向の厚みは、実施の形態１の連結部材７と同様に、発光管４に衝撃が加わった際の緩衝機能を実現するのに必要な変形量を確保できるように導電ゴムの弾性体としての性質に基づいて定められる。

接続端板６は、基本的には実施の形態２と同様の構造であり、環状電極３との電気接続を行うための導体部６１と、中心部に中心電極２を通す貫通孔が形成された絶縁体部６２とで構成し、導体部６１の外周面には雄ネジが切られている。

連結部材７としては、筒状をなし、軸方向の一端側に接続端板６を螺合するための雌ネジ７ｓが設けられ、他端に円環部５ｒを通し、円盤部５ｂの外縁部分を受ける内縁が形成されている。そして、連結部材７の内縁部分から円環部５ｒを突き出させるように、接続子５Ｅを連結部材７に嵌め込んだ状態で、環状電極３とともに、発光管４に円環部５ｒを被せる。円環部５ｒの内径は発光管４よりも径が小さいため、導電ゴムとしての弾性によって、発光管４は円環部５ｒに締め付けられ、発光管４と接続子５Ｅとの機械的支持が成立する。

この状態で、円盤部５ｂに突き当たるまで、接続端板６を雌ネジ７ｓに螺合させることで、接続端板６と弾性体である接続子５Ｅ、接続子５Ｅと発光管４の端面が互いに密着する。つまり、連結部材７を介することで、接続端板６と接続子５Ｅと発光管４は互いに機械的に支持しあう関係になる。

このとき、接続子５Ｅは導電体で形成されているため、雌ネジ７ｓへの螺合による連結部材７と接続端板６の機械的な固定に伴い、接続端板６（の導体部６１）から接続子５Ｅを経由する環状電極３までの安定な電気接続経路が完成する。なお、本実施の形態３においては、接続子５Ｅが導体部６１に直接接触するため、連結部材７を導電部材で構成する必要はなく、接続子５Ｅと接続端板６との機械的支持機能のみを有するように構成してもよい。

中心電極２については、実施の形態１、２と同様に、機械的には接続端板６の絶縁体部６２に固定支持され、電気的にはマイクロ波発生源１００の他方の極に直接、あるいは同軸ケーブル等を介して電気接続されている。そして、発光管４の内管４ｉの内周面４ｆｉとの関係についても、中心電極２は発光管４に対しては、機械的な縁が切られ、軸方向での動き、あるいは軸に対して傾く方向での動きが許容される構成としている。

上記構成を前提として、発光管４に対して軸を傾ける方向の力が加わったとする。すると、その力が加わっている間は、接続子５Ｅが変形することで、接続子５Ｅ自体が、実施の形態２で説明した隙間Ｇ７ｒと隙間Ｇ７ａと同様に形状が変化する。その際、接続子５Ｅと環状電極３との間で変位を伴うことはなく、発光管４は接続端板６（および連結部材７）に対して変位し、環状電極３と接続子５Ｅとの接触面にかかる応力が抑制され、状態変化が防止できる。その結果、外周面４ｆｘに密着した環状電極３と接続子５Ｅとの間で変位が生じることはなく、電気接続状態、つまりインピーダンスを初期設定値のまま維持し、所望の発光特性を維持することができる。

一方、中心電極２は、接続端板６に対して機械的に固定されているが、発光管４に対しては、内周面４ｆｉとの間に隙間Ｇ２４を有しているため、変位した際に内周面４ｆｉと衝突することはない。さらに、その変位は導電ゴムで形成した接続子５Ｅの変形、つまり弾性変形に伴う変位であるため、外力が解消されれば、元の位置、つまり軸中心に沿った正規の位置に戻る。つまり、衝撃による変位は可逆的であり、外力が解消されれば、中心電極２と環状電極３との間の環状空間も元の状態に戻るため、電磁界の状態も回復し、特性を維持することができる。

実施の形態４．
上記実施の形態１～３においては、マイクロ波発生源１００との電気接続を行う接続端板に対して、発光管を支持する支持機構を構成する接続端板と環状電極との間に、衝撃による応力を緩和する緩衝機構を形成する例について説明した。一方、本実施の形態４では、上記実施の形態１～３とは異なり、マイクロ波発生源１００は、照射処理を実行する設備等の設置対象に対して固定されておらず、機械的に浮いた状態である場合を前提とする。そして、設置対象に対して接続端板を支持するための支持機構を設け、支持機構と接続端板との間に弾性体の第二連結部材を介在させ、緩衝機構を形成する例について説明する。

図７と図８は、実施の形態４にかかるマイクロ波励起光源装置の構成について説明するためのものであり、図７は実施の形態１の図２に対応するマイクロ波励起光源装置の軸に沿った部分拡大断面図、図８は図７のＣ－Ｃ線に対応する軸に垂直な断面図である。なお、発光管、環状電極、中心電極それぞれの全体像については、実施の形態２、実施の形態３と同様に、実施の形態１の図１を援用する。

実施の形態４にかかるマイクロ波励起光源装置１は、図７、図８に示すように、発光管４と接続端板６とは、環状電極３と導体部６１とを電気接続する接続子５によって、機械的に固定的に支持するようにした。そして、装置本体を固定支持するための支持部９に対して、弾性体で構成した第二連結部材８を介して接続端板６を支持するように構成した。

接続子５は、発光管４の外周面４ｆｘに被せるための第一円環部５ｒ１と、内周面にネジ５ｓが切られ、接続端板６を螺合させるための第二円環部５ｒ２と、縁部５ｐとが一体化して、異径継ぎ手のような構造を有している。そのため、図７にも示してあるように、接続端板６と接続子５とは連結される。そして、発光管４とは、実施の形態１で説明したのと同様に第一円環部５ｒ１を被せることで機械的に固定され、環状電極３と電気接続される。

また、接続端板６とは、実施の形態２における連結部材７と接続端板６との関係と同様に、縁部５ｐに突き当たるまで接続端板６を螺合させることで、接続端板６に対して機械的に固定され、導体部６１と電気接続される。その際、接続端板６と発光管４を軸方向で密着させることで、発光管４と接続子５と接続端板６とは軸方向、径方向ともに機械的に強固に固定される。ただし、接続端板６の外周面のうち、第二連結部材８と連結される領域にはネジ５ｓは切っておらず、軸方向において発光管４に近い側から中央に達しない範囲までとしている。

つまり、本実施の形態４では、接続子５は弾性変形による緩衝機能は有しないが、発光管４と接続端板６とを機械的な固定する連結部材として機能し、環状電極３と導体部６１との電気接続経路としても機能する。また、本実施の形態４では、実施の形態１～３とは異なり、中心電極２と発光管４の内周面４ｆｉとの間に隙間を設けておらず、中心電極２と発光管４との間も機械的固定している。つまり、中心電極２と発光管４と環状電極３と接続子５と接続端板６を機械的に固定的に一体化させている。

一方、マイクロ波発生源１００は設備に固定されておらず、機械的に浮いた状態であり、発光管４に対して衝撃がかかった場合、接続端板６とともに、マイクロ波発生源１００も変位する。そこで、マイクロ波励起光源装置１の本体を設備に固定するため、設備へ固定するための固定台９ｍと、接続端板６の外周面に対して間隔Ｇ８をおいて囲む円環部９ｒとを有する支持部９、および支持部９と接続端板６とを連結する第二連結部材８を備えた。

第二連結部材８は、例えば、軸を径方向に向けた複数のつるまきバネを周方向に分散配置（図では４５°間隔で８か所）し、それぞれが、接続端板６の外周面のうち、接続子５（第二円環部５ｒ２）から露出する部分を押圧する。これにより、支持部９は、弾性体を介して接続端板６、つまりマイクロ波励起光源装置１の本体を機械的に支持するように構成した。

上記構成を前提として、発光管４に対して軸を傾ける方向の力が加わったとする。すると、その力が加わっている間は、第二連結部材８を構成するつるまきバネ（弾性体）が変形することで、接続子５と環状電極３、および接続子５と接続端板６との間で変位を伴うことはない。そのため、衝撃が加わっても、環状電極３と接続子５との接触面、および接続子５と接続端板６（導体部６１）との接触面にかかる応力が抑制され、状態変化が防止できる。その結果、外周面４ｆｘに密着した環状電極３から導体部６１までの間で変位が生じる部分はなく、電気接続状態、つまりインピーダンスを初期設定値のまま維持し、所望の発光特性を維持することができる。

なお、本実施の形態４では、マイクロ波発生源１００が接続端板６に直接固定され、発光管４と機械的に一体である場合を想定したがこれに限ることはない。例えば、接続端板６の導体部６１と中心電極２に対して柔軟な同軸ケーブルを介してマイクロ波発生源１００が電気接続される場合であっても、支持部９と第二連結部材８による機械的緩衝機能を有する支持機構は有効に機能する。

あるいは、支持部９の円環部９ｒと第二連結部材８とを導電体で構成し、支持部９を経由して環状電極３への電気接続経路を形成するようにしても、支持部９と第二連結部材８による機械的緩衝機能を有する支持機構は有効に機能する。

なお、本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載されたよう様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態で開示した内容の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組合せで実施の形態に適用可能である。したがって、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態で開示した構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

例えば、環状電極３を網状導体で構成する例について説明したがこれに限ることはなく、透明電極と称されるＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）を用いてもよい。また、殺菌を前提として、発光物質として水銀を用いる例を示したが、これに限ることはなく、軸方向で均一な出射（処理対象への照射）が望まれる用途であれば、硫黄（Ｓ）、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）等を発光物質として使用し、マイクロ波の周波数もそれに応じて適宜定めればよい。さらには、発光管４としても紫外線透過率の高い石英ガラスを前提としたが、出射光に合わせて適宜選定してもよいことは言うまでもない。

以上のように、本願のマイクロ波励起光源装置１によれば、マイクロ波発生源１００に電気接続されてマイクロ波励起光を発生するマイクロ波励起光源装置１において、マイクロ波発生源１００の一方の極に電気接続され、軸方向に延びる中心電極２と、中心電極２に対して同心配置された環状電極３と、中心電極２と環状電極３との間に形成された環状空間に配置され、マイクロ波励起光を発光する発光管４と、マイクロ波発生源１００の他方の極が電気接続される接続端板６と、環状電極３と接続端板６とを電気接続する接続子５と、発光管４が外力を受けた際に弾性変形し、環状電極３と接続子５との接触面にかかる応力を抑制する緩衝機構（例えば、連結部材７、接続子５Ｅ、第二連結部材８）とを備えている。これにより、発光管４が衝撃等の外力を受けても電気接続部分にかかる応力が緩和されるので、電気接続状態を適切に保ち、発光特性変化を抑制して所望の照射が可能なマイクロ波励起光源装置１を得ることができる。

その際、接続子５は、環状をなし、発光管４の外周面４ｆｘに嵌め込まれた軸方向の一端側（円環部５ｒ）が、外周面４ｆｘとの間で環状電極３を挟み込むとともに、他端側（縁部５ｐ）と接続端板６との間には軸方向の隙間Ｇ７ａが設けられ、軸方向に伸縮する弾性体で構成され、軸方向の隙間Ｇ７ａに配置されて接続子５と導体部６１とを連結し、緩衝機構として機能する連結部材７を備えるようにすれば、発光管４がどのような向きの外力を受けても、連結部材７が変形することで、接続子５と環状電極３との接触面への応力を緩和するので、電気接続状態を適切に保ち、発光特性変化を抑制して所望の照射が可能なマイクロ波励起光源装置１を得ることができる。

あるいは、接続子５は、周方向に分割配置された複数の円弧状の板で構成され、軸方向の一端側の内周面７ｆｉが発光管４の外周面４ｆｘに対して径方向で隙間Ｇ７ｒをあけて対向配置され、他端側が接続端板６（導体部６１）に固定される筒状部７２と、径方向に伸縮して接続子５を発光管４に向けて押圧する弾性体（弾性部材７１）とで構成し、緩衝機構として機能する連結部材７を備えるように構成しても、弾性部材７１が変形することで、接続子５と環状電極３との接触面への応力を緩和するので、電気接続状態を適切に保ち、発光特性変化を抑制して所望の照射が可能なマイクロ波励起光源装置１を得ることができる。

その場合、発光管４と接続端板６とが、軸方向で隙間Ｇ７ａをあけて配置されていれば、発光管４がどのような向きの外力を受けても、接続子５と環状電極３との接触面への応力を緩和できる。

接続子５Ｅは、導電ゴムで形成され、環状をなし、発光管４の外周面４ｆｘに嵌め込まれた一端側（円環部５ｒ）が、外周面４ｆｘとの間で環状電極３を挟み込むとともに、他端側（円盤部５ｂ）が円盤状をなして軸方向で発光管４と接続端板６との間に介在し、緩衝機構として機能するように構成しても、弾性体である接続子５Ｅのとくに円盤部５ｂが変形することで、接続子５Ｅと環状電極３との接触面への応力を緩和し、電気接続状態を確実に保ち、発光特性変化を抑制して所望の照射が可能なマイクロ波励起光源装置１を得ることができる。

上述したケースにおいて、発光管４の内周面４ｆｉと中心電極２との間には径方向の隙間Ｇ２４が設けられているようにすれば、緩衝機構が変形した際に発光管４の内周面４ｆｉと中心電極２とが衝突することがなく、より信頼性の高いマイクロ波励起光源装置１を得ることができる。

また、殺菌処理槽のような設置対象に固定される支持部９、および支持部９と接続端板６とを連結し、発光管４が外力を受けた際に弾性変形し、環状電極３と接続子５との接触面にかかる応力を抑制し、緩衝機構として機能する第二連結部材８を備えるように構成すれば、設置対象に対して発光管４を変位させる外力を受けた場合にも、電気接続部分にかかる応力が緩和されるので、電気接続状態を適切に保ち、発光特性変化を抑制して所望の照射が可能なマイクロ波励起光源装置１を得ることができる。

１：マイクロ波励起光源装置、 １００：マイクロ波発生源、 ２：中心電極、 ３：環状電極、 ４：発光管、 ４ｓ：発光空間、 ４ｆｉ：内周面、 ４ｆｘ：外周面、 ５：接続子、 ５Ｅ：接続子（緩衝機構）、 ６：接続端板、 ６１：導体部、 ６２：絶縁体部、 ７：連結部材（緩衝機構）、 ８：第二連結部材（緩衝機構）、 ９：支持部、 Ｄ２：（中心電極の）外径、 Ｄ４ｉ：（発光管の内管の）内径、 Ｇ２４：隙間、 Ｇ７ａ：（軸方向の）隙間、 Ｇ７ｒ：（径方向の）隙間、 Ｇ８：間隔。

Claims (3)

1. マイクロ波発生源に電気接続されてマイクロ波励起光を発生するマイクロ波励起光源装置において、
   前記マイクロ波発生源の一方の極に電気接続され、軸方向に延びる中心電極と、
   前記中心電極に対して同心配置された環状電極と、
   前記中心電極と前記環状電極との間に形成された環状空間に配置され、前記マイクロ波励起光を発光する発光管と、
   前記マイクロ波発生源の他方の極が電気接続される接続端板と、
   環状をなし、前記発光管の外周面に嵌め込まれた軸方向の一端側が、前記外周面との間で前記環状電極を挟み込むとともに、他端側と前記接続端板との間に軸方向の隙間が設けられ、前記環状電極と前記接続端板とを電気接続する接続子と、
   軸方向に伸縮する弾性体で構成され、前記軸方向の隙間に配置されて前記接続子と前記接続端板とを連結し、前記発光管が外力を受けた際に弾性変形し、前記環状電極と前記接続子との接触面にかかる応力を抑制する緩衝機構として機能する連結部材とを備えることを特徴とするマイクロ波励起光源装置。
2. マイクロ波発生源に電気接続されてマイクロ波励起光を発生するマイクロ波励起光源装置において、
   前記マイクロ波発生源の一方の極に電気接続され、軸方向に延びる中心電極と、
   前記中心電極に対して同心配置された環状電極と、
   前記中心電極と前記環状電極との間に形成された環状空間に配置され、前記マイクロ波励起光を発光する発光管と、
   前記マイクロ波発生源の他方の極が電気接続される接続端板と、
   導電ゴムで形成され、軸方向の一端側が環状をなし、前記発光管の外周面に嵌め込まれて前記外周面との間で前記環状電極を挟み込むとともに、他端側が円盤状をなして前記軸方向で前記発光管と前記接続端板との間に介在し、前記環状電極と前記接続端板とを電気接続する接続子とを備え
   前記接続子は、前記発光管が外力を受けた際に弾性変形し、前記環状電極と前記接続子との接触面にかかる応力を抑制する緩衝機構として機能するための変形量を確保できるように前記円盤状をなす部分の厚みが設定されていることを特徴とするマイクロ波励起光源装置。
3. 前記発光管の内周面と前記中心電極との間には径方向の隙間が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ波励起光源装置。

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