(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸に配置された筒状の外管および内管により放電空間を形成し、この放電空間の両側に電極が配置され、前記内管によって形成された内部空間に冷却媒体導管を介して冷却媒体が流れるエキシマランプと、前記エキシマランプの両端を保持しかつ冷却媒体導管と接続された左右継ぎ手機構と、この左右継ぎ手機構の内面部および前記エキシマランプの端部外周面に挿嵌される第１および第２シール蓋と、この両シール蓋のそれぞれと前記左右継ぎ手機構のそれぞれにより形成される空間に位置し前記エキシマランプの端部外周面に挿嵌される第１および第２シール部材とを備え、前記エキシマランプの両管端と隙間を空けて前記左右継ぎ手機構を接続したことを特徴とするエキシマランプ装置。
【請求項２】
同軸に配置された筒状の外管および内管により放電空間を形成し、この放電空間の両側に電極が配置され、前記内管によって形成された内部空間に冷却媒体導管を介して冷却媒体が流れるエキシマランプと、前記エキシマランプの両端を保持しかつ冷却媒体導管と接続された左右継ぎ手機構と、この左右継ぎ手機構の外面部および前記エキシマランプの端部外周面に挿嵌される第１および第２シール蓋と、この両シール蓋のそれぞれと前記左右継ぎ手機構のそれぞれにより形成される空間に位置し前記エキシマランプの端部外周面に挿嵌される第１および第２シール部材とを備え、前記エキシマランプの両管端と隙間を空けて前記左右継ぎ手機構を接続したことを特徴とするエキシマランプ装置。
【請求項３】
前記シール蓋と前記シール部材の間にスペーサを介在させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエキシマランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却機構を備えたエキシマランプ装置に係り、特に冷却機構の冷却媒体のシール性に優れたエキシマランプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、金属、ガラス、その他の材料からなる被処理体の表面洗浄処理技術、酸化膜形成処理技術としての紫外線処理技術が開発され、実用化されている。紫外線処理を行うランプとして、従来、低圧水銀ランプが使用されていたが、最近においては、エキシマ分子から放射される光を利用したエキシマランプが開発されている。
【０００３】
エキシマランプにおいては、入力電力を上昇させることで照度も上昇するが、入力電力が高くなるにつれて、ランプの温度も同様に上昇し、この温度上昇により、発光効率の低下や、ランプの寿命に影響を及ぼすことがある。そのため、用途により高照度のランプの構成を実現するため冷却媒体を使用してランプ自身の冷却を行っているエキシマランプ装置が提案されている。
【０００４】
図５は冷却機構を備えた従来のエキシマランプ装置の断面図である。エキシマランプ５１は、外管５３と内管５２で構成される２重管構造をなし、外管５３表面に一方の電極５６、内管５２の内側にもう一方の電極５５を設けることで外管５３と内管５２の間に放電空間５４を形成し、この放電空間５４には希ガス、希ガスとハロゲンガスの混合ガスが封入されている。
【０００５】
さらに、エキシマランプ５１の軸方向の端部５１ａ、５１ｂには、この端部５１ａ、５１ｂに当接するようにリング状のガスケット５９が配置されている。このガスケット５９は中心に貫通孔を有し、貫通孔の直径は、エキシマランプ５１の内管５２によって形成される内部空間５７の直径と略同じである。そして、このエキシマランプ５１の電極５５、５６を図示を省略した交流電源に接続することにより、エキシマ放電が開始され、光が放射される。
【０００６】
継ぎ手機構５８は、内部に前記したガスケット５９を有し、この継ぎ手機構５８を回転させることにより、エキシマランプ５１の端部５１ａ、５１ｂにガスケット５９をあて、押圧する形で端部５１ａ、５１ｂとガスケット５９を密着させている。継ぎ手機構５８の内部には、ガスケット５９の貫通孔に連通する貫通孔が形成される。貫通孔は冷却媒体導管６０の内孔と連通した構造となっているので、冷却媒体が、継ぎ手機構５８の貫通孔とガスケット５９の貫通孔を通り、内管５２によって形成された内部空間５７に流れ込み、エキシマランプ５１を内管５２から冷却している。
【０００７】
また、図６は冷却機構を備えた他のエキシマランプ装置の断面図である。エキシマランプ１０１は、外管１０３と内管１０２で構成される２重管構造をなし、外管１０３の表面に一方の電極１０６、内管１０２の内側にもう一方の電極１０５を設けることで外管１０３と内管１０２の間に放電空間１０４を形成し、この放電空間１０４には希ガス、希ガスとハロゲンガスの混合ガスが封入されている。
【０００８】
内管１０２は放電空間１０４外に伸び出して円筒状の延長管部１０２Ａを有しており、この延長管部１０２Ａの端部外周面１０２Ａ１は、放電空間１０４を形成している端部１０１ＡよりＬで示す空間を隔てて、冷却媒体導管１１３に接続された継ぎ手機構１０８に密着保持されている。
【０００９】
図７に示すように継ぎ手機構１０８は、ボディ１０９、Ｏリング１１０、フェルール１１１および袋ナット１１２からなり、この継ぎ手機構１０８と延長管部１０２Ａとの接続は、延長管部１０２Ａに袋ナット１１２を予め嵌挿し、その袋ナット１１２の前方にフェルール１１１を嵌挿し、さらにフェルール１１１の前方に延長管部１０２Ａの外周面全域に接触するようにＯリング１１０を嵌め込み、その後、一方の端部に冷却媒体導管１１３が接続されたボディ１０９を嵌め込む。この状態で、袋ナット１１２をボディ１０９に押し付けながら回転させることにより、袋ナット１１２のネジ溝とボディ１０９のネジ溝が螺合し、Ｏリング１１０が変形してボディ１０９とフェルール１１１との間で密着して、延長管部１０２Ａにおける端部１０２Ａ１の外周面を気密に保持している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示すエキシマランプ５１の端部５１ａ、５１ｂは、外管５３と内管５２を溶着して形成するために、凹凸が発生し、平滑度が低い。そのため、ガスケット５９を端部５１ａ、５１ｂに押圧して密着させる際に、押圧が弱い場合には、ガスケット５９と端部５１ａ、５１ｂの密着個所に隙間が発生し、この隙間から冷却媒体が漏れ、ランプの冷却効率が低下してしまうという問題があった。また、冷却媒体が電極５５、５６間の誘電体も兼ね備えている場合、冷却媒体の漏れはエキシマランプ５１の不点灯を引き起こすことになる。
【００１１】
そのため、エキシマランプ５１の端部５１ａ、５１ｂの平滑化が必要となり、該端部５１ａ、５１ｂを研削していた。このような研削という負荷がかけられたエキシマランプ５１に、ガスケット５９の押圧による負荷が加わると、破損の原因となってしまうので、エキシマランプ５１への負荷が少ない継ぎ手機構が望まれていた。
【００１２】
また、図６に示すエキシマランプ１０１は、前記の図４のエキシマランプ５１の問題点を解決するために提案されたもので、平滑度の低い端部１０１Ａではなく、平滑度の高い延長管部１０２Ａの端部１０２Ａ１で継ぎ手機構１０８に密着させている。密着個所からの漏れを発生させない点では効果はあるが、エキシマランプ１０１を内管１０２の延長管部１０２Ａのみで保持しているため、エキシマランプ１０１に不慮の外力が加わった際に、エキシマランプ１０１の径に比して細い径の延長管部１０２Ａに外力が集中し、継ぎ手機構１０８のエキシマランプ１０１側の端面で、エキシマランプ１０１の延長管部１０２Ａが破損しやすいという問題があった。さらにエキシマランプ１０１と継ぎ手機構１０８との間に空間Ｌが設けられているために、より破損しやすいという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、このような問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、冷却媒体の漏れを確実に防止し、冷却の効率を向上させた継ぎ手機構をもち、エキシマランプへの負荷が軽減され、外力によるエキシマランプの破損が生じないエキシマランプ装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、同軸に配置された筒状の外管および内管により放電空間を形成し、この放電空間の両側に電極が配置され、前記内管によって形成された内部空間に冷却媒体導管を介して冷却媒体が流れるエキシマランプと、前記エキシマランプの両端を保持しかつ冷却媒体導管と接続された左右継ぎ手機構と、この左右継ぎ手機構の内面部および前記エキシマランプの端部外周面に挿嵌される第１および第２シール蓋と、この両シール蓋のそれぞれと前記左右継ぎ手機構のそれぞれにより形成される空間に位置し前記エキシマランプの端部外周面に挿嵌される第１および第２シール部材とを備え、前記エキシマランプの両管端と隙間を空けて前記左右継ぎ手機構を接続したことを特徴とするエキシマランプ装置として構成したものである。
【００１５】
このように構成されることにより、シール蓋の外面部に形成されたネジ溝と継ぎ手機構の内面部に形成されたネジ溝が螺合し、この螺合によりシール部材が継ぎ手機構およびシール蓋の壁面に押し付けられて変形し、エキシマランプの端部外周面と継ぎ手機構の内面部が密着保持され、密着個所に隙間ができない。また、この際、エキシマランプの端部への押圧が生じない。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、同軸に配置された筒状の外管および内管により放電空間を形成し、この放電空間の両側に電極が配置され、前記内管によって形成された内部空間に冷却媒体導管を介して冷却媒体が流れるエキシマランプと、前記エキシマランプの両端を保持しかつ冷却媒体導管と接続された左右継ぎ手機構と、この左右継ぎ手機構の外面部および前記エキシマランプの端部外周面に挿嵌される第１および第２シール蓋と、この両シール蓋のそれぞれと前記左右継ぎ手機構のそれぞれにより形成される空間に位置し前記エキシマランプの端部外周面に挿嵌される第１および第２シール部材とを備え、前記エキシマランプの両管端と隙間を空けて前記左右継ぎ手機構を接続したことを特徴とするエキシマランプ装置として構成したものである。
【００１７】
このように構成されることにより、シール蓋の内面部に形成されたネジ溝と継ぎ手機構の外面部に形成されたネジ溝が螺合し、この螺合によりシール部材が継ぎ手機構およびシール蓋の壁面に押し付けられて変形し、エキシマランプの端部外周面と継ぎ手機構の内面部が密着保持され、密着個所に隙間ができない。また、この際、エキシマランプの端部への押圧が生じない。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記シール蓋と前記シール部材の間にスペーサを介在させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエキシマランプ装置として構成したものである。
【００１９】
このように構成されることにより、スペーサがシール部材の変形空間を狭め、前記の請求項１または請求項２に記載の発明に比べてシール部材の変形量が大きくなり、加えてシール部材の位置もより安定し、エキシマランプの端部外周面と継ぎ手機構の内面部の密着度が増し、密着個所に隙間ができない。また、この際にも、エキシマランプの端部への押圧が生じない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１はエキシマランプ装置の断面図である。図１に示すようにエキシマランプ装置は、エキシマランプ１、継ぎ手機構８、シール蓋１１、シール部材１０で構成される。
【００２１】
エキシマランプ１は、合成石英からなる内管２と外管３が同軸状に配置された２重管構造をなし、内管２と外管３を両端部１ａ、１ｂで溶着し放電空間４を形成している。この放電空間４には、放電用ガスとして希ガス、もしくは希ガスとハロゲンガスの混合ガスが封入されている。また内管２によって冷却媒体が流れる内部空間７が形成されている。
【００２２】
内管２の内面には、略円筒状（筒状）の内部電極５が配置され、外管３の外面には紫外線を透過するように網状に形成された外部電極６が配置されている。内部電極５と外部電極６は図示されない交流電源に接続されている。
【００２３】
一方、継ぎ手機構８は金属あるいはプラスチックで構成され、シール蓋１１、シール部材１０を内部に挿嵌するための貫通孔を有し、その一端にはネジ溝が形成され、シール蓋１１の外面部に形成されたネジ溝と螺合し、シール部材１０を変形させて、エキシマランプ１を外管３の端部外周面３ａ、３ｂで密着保持する。
【００２４】
シール蓋１１は金属あるいはプラスチックで構成されたセットスクリューで外面部に継ぎ手機構８と嵌合するためのネジ溝が形成され、中心にはエキシマランプ１の外管３を挿通する貫通孔を有する。
【００２５】
シール部材１０は外力によって変形する材質で構成され、例えば、フッ素ゴム（商品名：バイトン）で構成される。その中心にはエキシマランプ１の外管３を挿通する貫通孔を有する。このシール部材の断面形状は、円形、楕円形、四角形等、特に限定されるものではないが、エキシマランプ１を継ぎ手機構８に保持する際には変形して、外管３の端部外周面３ａ（３ｂ）、シール蓋１１の端面、継ぎ手機構８の内面によって形成される空間９より冷却媒体が漏れ出さないように確実にシールできる断面積を有する必要がある。
【００２６】
また、継ぎ手機構８の貫通孔の他端には冷却媒体導管１２が接続され、冷却媒体導管１２とエキシマランプ１の内部空間７が連通され、冷却媒体を流入することにより、エキシマランプ１を内管２から冷却するものである。
【００２７】
図１によりエキシマランプ１と継ぎ手機構８の接続方法を説明すると、シール蓋１１を予めエキシマランプ１の外管３の一端１ａ側の外周面に嵌め込み、その後、シール部材１０をシール蓋１１の継ぎ手機構８側の前方に位置するように嵌め込む。継ぎ手機構８の貫通孔にエキシマランプ１を挿入し、シール蓋１１を継ぎ手機構８に嵌め込み、嵌めレンチで締めこんでいく。シール蓋１１を締めこむことで、シール蓋１１の外面部に形成されたネジ溝と継ぎ手機構８の内面部に形成されたネジ溝が螺合し、空間９内に配置されたシール部材１０が継ぎ手機構８およびシール蓋１１の内壁面に押し付けられて変形する。その結果、エキシマランプ１の外管３の端部外周面３ａが継ぎ手機構８の内面に密着保持される。また、エキシマランプ１の外管３の他端１ｂにおいても同様に行う。
【００２８】
この接続方法では、平滑度の低いエキシマランプ１の端部１ａ、１ｂではなく、平滑度の高いエキシマランプ１の端部外周面３ａ、３ｂで密着保持されるので、密着箇所に凹凸がなく隙間ができない。よって、冷却媒体の漏れを確実に防止することができ、エキシマランプ１の冷却効率を向上させることができる。また、エキシマランプ１の端部外周面を研削によって平滑化する必要もなく、密着度を高めるためのエキシマランプ１へのガスケット等の押圧も必要ないので、エキシマランプ１への押圧による応力がかからず、負荷が軽減される。さらに、エキシマランプ１の全体が継ぎ手機構８で保持される形態なので、エキシマランプ１に不慮の外力が加わっても、シール蓋１１のエキシマランプ１側の端面でエキシマランプ１が破損するような事はない。
【００２９】
なお、図２に示すようにシール部材１０を挿嵌する際にスペーサ１３を介在させても構わない。図２は継ぎ手機構８の部分拡大断面図である。このスペーサ１３は、金属あるいはプラスチックで構成され、その断面形状は円形、楕円形、四角形等、特に限定されるものではなく、断面積においても、シール蓋１１と継ぎ手機構８のネジ溝が螺合した際に、シール部材１０を押圧して確実に変形させることのできる面積を有していれば良い。シール蓋１１とシール部材１０との間にスペーサ１３を介在させると、シール蓋１１の外面部に形成されたネジ溝と継ぎ手機構８の内面部に形成されたネジ溝が螺合した際のシール部材１０の変形量が大きくなり、エキシマランプ１の端部外周面３ａ、３ｂの継ぎ手機構８の内面への密着度が増し、密着個所に隙間ができない。また、このスペーサ１３の介在は、シール蓋１１を締めこむ際のシール部材１０に与える回転負荷を軽減し、シール部材１０の位置をより安定させるので、エキシマランプ１の継ぎ手機構８への密着度が増し、密着個所に隙間ができない。その結果、冷却媒体の漏れをさらに防止し、エキシマランプ１の冷却効率がさらに向上する。
【００３０】
次に、エキシマランプと継ぎ手機構の他の接続方法について説明する。なお、前記した構成と同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。図３は継ぎ手機構１４の部分拡大断面図である。ここで説明する構成は、図１におけるシール蓋と継ぎ手機構の雌雄のネジ溝を逆の形態にしたものである。図３に示すようにシール蓋１５を継ぎ手機構１４に嵌め込み、嵌めレンチで締めこむと、シール蓋１５の内面部に形成されたネジ溝と継ぎ手機構１４の外面部に形成されたネジ溝が螺合し、空間９内に配置されたシール部材１０が、継ぎ手機構１４およびシール蓋１５の内壁面に押し付けられて変形する。その結果、エキシマランプ１の外管３の端部外周面３ａが継ぎ手機構１４の内面に密着保持される。また、エキシマランプ１の外管３の他端においても同様に行う。
【００３１】
この接続方法においても、図１の場合と同様に、平滑度の高い端部外周面で密着保持されるので、密着個所に凹凸がなく隙間ができず、冷却媒体の漏れを確実に防止し、冷却効率が向上する。また、エキシマランプ１の研削による平滑化、ガスケット等による押圧も必要ないので、エキシマランプ１への押圧による応力がかからず、エキシマランプ１への負荷が軽減される。
【００３２】
なお、図４に示すようにシール部材１０を挿嵌する際にスペーサ１３を介在させても構わない。図４は継ぎ手機構１４の部分拡大断面図である。図４に示すように、シール蓋１５とシール部材１０との間に、スペーサ１３を介在させると、シール部材１０の変形量が大きくなり、加えてシール部材１０の位置もより安定し、エキシマランプ１の端部外周面の継ぎ手機構１４の内面への密着度が増し、密着個所に隙間ができない。その結果、冷却媒体の漏れをさらに防止し、エキシマランプ１の冷却効率がさらに向上する。
【００３３】
このエキシマランプ１の一例を挙げると全長は３８０ｍｍ、内管２の外径は約φ２０ｍｍ、外管３の外径は約φ３０ｍｍである。また、放電空間４の長さは３００ｍｍである。継ぎ手機構８に密着するエキシマランプ１の外管３の端部外周面３ａ、３ｂの長さ寸法は約２０ｍｍである。放電空間４の長さは、放電空間４で発生する真空紫外線によるシール部材１０への影響を考慮して、内部電極５の長さを調整し、継ぎ手機構８内部のシール部材１０の位置まで放電空間が発生しない長さ、エキシマランプ全長より短い長さに設定する。
【００３４】
具体的に図１で示す本発明のエキシマランプ装置で点灯実験を行った結果、エキシマランプ１の端部１ａ、１ｂの研削を行わないので、研削加工によるマイクロクラックが見られず、点灯末期においても押圧による亀裂や損傷がエキシマランプの端部に見られず、良好な表面状態が得られた。その結果、従来約６００時間で破損していたエキシマランプ１が８００時間以上たっても破損せず、エキシマランプ寿命が向上した。
【００３５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明においては、エキシマランプの両端を保持しかつ冷却媒体導管と接続された左右継ぎ手機構と、この左右継ぎ手機構の内面部および前記エキシマランプの端部外周面に挿嵌される第１および第２シール蓋と、この両シール蓋のそれぞれと前記左右継ぎ手機構のそれぞれにより形成される空間に位置し前記エキシマランプの端部外周面に挿嵌される第１および第２シール部材とを備えることにより、冷却媒体の漏れを防ぎ、冷却効率を向上できた。また、エキシマランプへの負荷が軽減された。
また、エキシマランプの全体が継ぎ手機構で保持される形態なので、エキシマランプに不慮の外力が加わっても、エキシマランプが破損するような事はない。さらに、本発明においては、シール蓋とシール部材の間にスペーサを介在させることにより、さらに冷却媒体の漏れを防ぎ、冷却効率を向上できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエキシマランプ装置の断面図を示す。
【図２】本発明の継ぎ手機構の部分拡大断面図を示す。
【図３】本発明の他の接続方法を示す部分拡大断面図を示す。
【図４】本発明の継ぎ手機構の部分拡大断面図を示す。
【図５】従来のエキシマランプ装置の断面図を示す。
【図６】従来の他のエキシマランプ装置の断面図を示す。
【図７】図６の継ぎ手機構の拡大断面図を示す。
【符号の説明】
１    エキシマランプ
１ａ、１ｂ、    端部
２    内管
３    外管
３ａ、３ｂ    端部外周面
４    放電空間
５    内部電極
６    外部電極
７    内部空間
８、１４    継ぎ手機構
９    空間
１０    シ−ル部材
１１、１５    シール蓋
１２    冷却媒体導管
１３    スペーサ
【図１】
0003629227.tif 000002
【図２】
0003629227.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003629227.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003629227.tif 000007
【図７】
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