(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側管と外側管を同軸に配置して全体が概略円筒形状をなし、その少なくとも一部が誘電体バリア放電の誘電体を兼ねる放電容器と、この内側管と外側管の間に形成される密閉空間のうち主領域を形成する放電空間に充填された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と、この放電容器の外面に配置された一対の電極と、この密閉空間の少なくとも一方の端部に形成されたゲッター収容室と、
よりなる誘電体バリア放電ランプにおいて、
前記放電空間と前記ゲッター収容室の隔壁として、小穴を有するリング状仕切板が内側管及び外側管の内面に密着して取り付けられたことを特徴とする誘電体バリア放電ランプ。
【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ランプに関する。特に、光化学反応用の紫外線光源として使用される放電ランプの一種で、誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成し、この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の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この発明に関連した技術としては、例えば、特開平２−７３５３号があり、そこには、放電容器にエキシマ分子を形成する放電用ガスを充填し、誘電体バリア放電（別名オゾナイザ放電あるいは無声放電。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２６３ページ参照）によってエキシマ分子を形成せしめ、該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ており、従来の低圧水銀放電ランプや高圧アーク放電ランプには無い種々の特長を有しているため有用である。
【０００３】
そして、誘電体バリア放電ランプは、放電空間内の不純ガスによる紫外線出力の低下という問題があり、このような問題を解決するために放電空間と連通する空間にゲッターを配置するという構造が提案されている。このような技術は、例えば、特許第２９５１１３９号に開示されている。
【０００４】
図５に、このようなゲッターを配置した従来の誘電体バリア放電ランプの構造を示す。図５（ａ）は誘電体バリア放電ランプの横断面図によって全体構成を示し、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図を示し、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図を示す。
誘電体バリア放電ランプ１は、全体形状が円筒状であり、材質は誘電体バリア放電によって誘電体として機能するとともに、真空紫外光を透過する合成石英ガラスから構成される。放電ランプ１は内側管１１と外側管１２が同軸に配置して二重円筒管を構成するとともに、両端を閉じたことから内側管１１と外側管１２の間に密閉空間が形成される。この密閉空間は放電空間１３とゲッター収容室１６から形成される。放電空間１３には誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成するとともに、このエキシマ分子から真空紫外光を放射する放電用ガス、例えばキセノンガスが封入される。
【０００５】
外側管１２の外面には網状電極１４が設けられ、内側管１１の内部に他方の電極である内側電極１５が設けられる。内側電極１５はパイプ状のものであり内側管１１に密着するように設けられる。
網状電極１４、内側電極１５の間には、図示略の交流電源が接続され、これにより放電空間１３にエキシマ分子が形成されて真空紫外光を発光する。放電用ガスとしてキセノンガスを使った場合は波長１７２ｎｍの光を放射する。
【０００６】
ゲッター室１６は放電空間１３の端部に形成されて、ここに酸化チタンなどからなるゲッター１７が配置されている。ゲッター室１６と放電空間１３の間には、両者の隔壁となる仕切壁１８が形成される。この仕切壁１８は、ランプ製造工程で内側管１１の外面に溶着させて形成される。なお、図においては仕切壁１８は内側管１１と別体のようにも見えるが、両者は溶着されており一体となっている。
【０００７】
しかしながら、この構造の誘電体バリア放電ランプ１は、仕切壁１８が内側管１１から外側管１２に向けて伸びているため、ゲッター室１６と放電空間１３の連通空間も外側管１２の内壁近傍に形成される。
このためゲッターそのものが蒸発したり、あるいは飛散すると、これらが連通空間を通って外側管１２の内壁に付着するという問題を生じる。ここで、放電空間１３で発生する放射光は、外側管１２を透過して取り出されるので、このように外側管１２の内壁が汚れるということは、取出すべき紫外線の出力低下という致命的な問題を招くことになる。
【０００８】
このような問題の対策として、内側管１１に溶着され内側管１１から外側管１２に向けて伸びる仕切壁１８を、外側管１２の内壁にきわめて接近するところまで伸びるように構成することも考えられる。しかし、仕切壁１８が高くなるということは、連通空間の幅が小さくなるということを意味しており、ゲッター収容室１６に配置されたゲッター１７の作用効果を十分に発揮できなくなってしまう。結果として、放電空間１３に存在する不純ガスを十分に排除することができなくなり、紫外線出力の低下を招いてしまう。
【０００９】
ここで、放電空間１３とゲッター収容室１６の隔壁を構成する仕切壁１８を、外側管１２から内側管１１に向けて伸びるように、外側管１２の内壁面に溶着させることも一応考えられる。この場合は、前記外側管にゲッターの蒸着物が付着して汚れてしまうという問題は解消する。
しかしながら、仕切壁１８は、外側管１２に溶着する前は、リング状の板状部材であり、このリング状板状部材を外側管の中に挿入して、その内壁面に溶着するという作業はきわめて困難であり実用的なことではない。
【００１０】
【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、ゲッター収容室に配置されたゲッターが蒸発、飛散して光取り出し部を形成する放電容器の内壁に付着することを良好に防止できるとともに、紫外線出力の低下を防止できる誘電体バリア放電ランプを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明の誘電体バリア放電ランプは、外側管と内側管を同軸に配置して全体が概略円筒形状をなし、その少なくとも一部が誘電体バリア放電の誘電体を兼ねる放電容器と、この内側管と外側管の間に形成される密閉空間のうち主領域を形成する放電空間に充填された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と、この放電容器の外面に配置された一対の電極と、この密閉空間の少なくとも一方の端部に形成されたゲッター収容室とを有する構成において、前記放電空間と前記ゲッター収容室の隔壁として、小穴を有するリング状仕切板を内側管と外側管の内面に密着するように取り付けたことを特徴とする。
【００１２】
以上のように、本発明の誘電体バリア放電ランプは、小穴を有するリング状仕切板を内側管と外側管の間に配置して、仕切板と内側管、および仕切板と外側管を完全に溶着させたものである。
すなわち、放電容器の内壁と仕切板の先端の間に連通空間を形成するのではなく、仕切板に設けた小穴によって連通空間を形成するので、設計どうりの大きさに確実に製作することができる。また、小穴の位置を規定することで外側管の内壁にゲッターが付着することを防止、あるいは減少させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の誘電体バリア放電ランプを示す。（ａ）は誘電体バリア放電ランプの横断面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＢーＢ’断面図を示す。図５と同一番号は同一部材を示す。
図において、放電空間１３とゲッター収容室１６の間には仕切板２０を有し、この仕切板２０には予め小穴２１が形成されている。仕切板２０としては、例えば、誘電体材料と同じ石英ガラスが使われる。
放電容器の構造は、図５で説明したとおりであるが、数値例を紹介すると、放電容器１の全長（長さ方向）300ｍｍ、内側管１１の外径16ｍｍ、外側管の外径27ｍｍ、放電ギャップ長4.5ｍｍ、放電空間１３の長さ（長さ方向）290ｍｍ、ゲッター収容室１６の長さ（長さ方向）10ｍｍである。
また、放電容器１には、放電用ガスとしてキセノンガスを３３．３ＫＰａ封入している。そして、網状電極１４と内側電極１５の間に10kＶ、100 Ｗの交流電源を印加させる。
【００１４】
図２に内側管、あるいは外側管に溶着する前の仕切板２０を表す。（ａ）は仕切板の正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’の断面図を示す。
図に示すように仕切板２０はリング状であって、放電空間とゲッター収容室の連通空間となるべき小穴２１を有する。仕切板２０の外径は外側管の内径にほぼ等しく、また、仕切板２０の内径は内側管の外径にほぼ等しい。
この仕切板２０について、数値例を示すと厚さは、約2 ｍｍ、小穴２１の内径は約1.5ｍｍである。また、小穴２１と仕切板２０の内辺との距離ｔ１は約1 ｍｍである。
ここで小穴２１の位置は中央に設けるよりも内側管１１に近い位置に設けるほうが有利である。本発明のような誘電体バリア放電ランプは、外側管を透過させて光を取出すため、外側管にゲッターの汚れが付着しないように外側管から離れた位置に設けることが良いからである。具体的には、（ｂ）に示す距離ｔ２の半分より内側の位置に小穴２１を設けることが好ましい。
【００１５】
図３は図２と同様の図面であるが、仕切板の他の実施例を示す。（ａ）は仕切板の正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’の断面図を示す。
図に示すように仕切板２０はリング状であって、放電空間とゲッター収容室の連通空間となるべき切欠き２２を有する。仕切板２０の外径は外側管の内径にほぼ等しく、また、仕切板２０の内径は内側管の外径にほぼ等しい。
この仕切板２０について、数値例を示すと厚さは、約2ｍｍ、切欠き２２の幅は、約2  ｍｍ、長さは約2ｍｍである。
この実施においても、切欠き２２は仕切板２０の内辺に伸びる形状に限定されるものではないが、前記実施例と同様に外側管内壁の汚れを考慮すれば、このような形状が好ましい。ここで、本実施例の「切欠き」は放電容器組み立て前の状態を示すものであるが、放電容器として完成した後は内側管との間で小穴を形成することになる。このため、発明の「小穴」という概念に含まれるものである。そして、この形態が、従来の構造と大きく異なることは、リング状仕切板２０の内周辺が内側管の表面と接して溶着されることである。
【００１６】
なお、図２、図３に示す構造において、小穴（切欠きも含む）の数、大きさは、実施例に限定されるものではない。特に、これらは放電空間の大きさ、ゲッターの封入量などによって適宜変更できるものである。
さらに、小穴（切欠きも含む）の形状も図２、図３に示すものに限定されるものではない。
【００１７】
図４は、本発明の誘電体バリア放電ランプの他の実施例を示すもので、図１に示すランプにおいて、ゲッタ収容室を有する部分の拡大図を表している。
放電空間１３とゲッター収容室１６との間には隔壁として仕切板２０が配置され、この仕切板２０の小穴２２によって連通空間が形成される。
なお、この実施例では内側管１１に突起部３０を設けて、仕切板２０の固定、位置決めをすることができる。これは製造段階において仕切板２０を内側管１１に溶着させる場合に製造の容易化を招くことになる。その他にも突起部３０を設けることでゲッター１７が必要に動くことを防止できる。
また、外側管１２の一部であって、仕切板２０に当接する位置に縮径部３１を設けることもできる。このような縮径部３１を設けることで仕切板２０との溶着作業を容易にすることができる。すなわち、仕切板２０がその外径が、外側管１２の内径よりも若干小さいものを使うことができ、これにより仕切板２０の外側管１２内への挿入作業が容易になるからである。
また、仕切板２０と放電容器との位置関係を強固にするために、接着剤３２を一部に設けることもできる。この接着剤３２は、仕切板２０を内側管１１あるいは外側管１２に接着させる作業工程においても両者の位置関係を固定できるので有利である。
【００１８】
この実施例では仕切板２０を内側管１１や外側管１２に溶着する場合について説明したが、突起部３０、縮径部３１、接着剤３２などを設けることで位置固定が確実に行えれば、仕切板２０は内側管１１や外側管１２に必ずしも溶着させる必要はなくなる。ようは、仕切板２０が内側管１１と外側管１２に密着していれば十分である。
【００１９】
ここで、ゲッターについて実例を上げると、材質としてはチタンやタンタルなどの金属単体や、アルミニウムとジルコニウムのような合金物、また、これらの酸化物や窒化物を使うことができる。また、形態としては塊状物、多孔質の物質、容器内壁への蒸着膜などが採用できる。
【００２０】
次に、このような放電容器１の製造工程について説明する。
▲１▼．まず、内側管１１の元となる円筒状石英ガラスに、仕切板２０の元となるリング状石英ガラスを入れて、所定位置にて両者を溶着させる。このとき、内側管には、必要に応じて、図４に示した突起部を設けておいたり、接着剤で予め仮固定しておくことができる。
▲２▼．次に、この仕切板２０を溶着させた内側管１１を、外側管１２となるべき石英ガラスの中に挿入する。
▲３▼．そして、内側管１１と外側管１２の端部同士の接合、および仕切板２０と外側管１２の内壁を溶着させる作業を行い、放電空間１３とゲッター収納室１６を形成する。この時必要に応じて外側管１２の外方からバーナ等であぶり、縮径部３１を形成してもよい。
▲４▼．端部にガス封入用の排気管を取り付ける。
▲５▼．所定の放電用ガスを封入し、この排気管を封じ切る。
▲６▼．最後に、網状電極１４と内側電極１５を取り付け、放電容器として完成する。
【００２１】
次に、本発明の効果を検証するための実験を行った。
本発明の誘電体バリア放電ランプ２本と、従来の構造の誘電体バリア放電ランプ２本を１５００時間各々連続点灯させて、波長１７２ｎｍの照度維持率を測定した。
本発明の誘電体バリア放電ランプは、仕切板として図３に示す構造のものを使った。また、従来の誘電体バリア放電ランプには、図５に示す構造のものを使った。
なお、放電ランプの大きさ等は、段落番号００１３で示すものを使用するとともに、放電空間とゲッター収容室の間の仕切板以外の構造は同一のものを使っている。
また、照度測定は、ランプから3ｃｍ離れた位置に光センサー（ウシオ電機製VUV-S172）を配置して、１５００時間常に測定していた。
この結果、従来の構造の誘電体バリア放電ランプは、初期点灯時の照度に対する照度が７８％程度にまで減少したのに対し、本発明の誘電体バリア放電ランプは、初期点灯時の照度に対して８５％程度を維持することができたことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘電体バリア放電ランプを示す。
【図２】本発明の誘電体バリア放電ランプの仕切板を示す。
【図３】本発明の誘電体バリア放電ランプの仕切板を示す。
【図４】本発明の誘電体バリア放電ランプの部分拡大図を示す。
【図５】従来の誘電体バリア放電ランプを示す。
【符号の説明】
１      放電容器
１１      内側管
１２      外側管
１３      放電空間
１４      外側電極
１５      内側電極
１６      ゲッター収容室
１７      ゲッター
１８      仕切壁
２０      仕切板
２１      小穴
２２      小穴（切欠き）
３０      突起部
３１      縮径部
３２      接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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