(57)【要約】【課題】メタルハライドランプの長手方向の両端部における温度分布の低い部分を解消させて３５０〜３８０ｎｍの波長域における発光効率の改善を図る。【解決手段】略円筒形状の石英ガラス製の発光管１１で放電空間１３を形成し、この放電空間１３内に、少なくとも希ガスと放電媒体となる水銀それに鉄等の放電媒体が封入して無電極のメタルハライドランプ１００を構成する。メタルハライドランプ１００はマグネトロンより放射されるマイクロ波により、放電媒体である鉄が３５０〜３８０ｎｍの紫外線を発光させる。発光管１１に放電空間１３を形成させる封止部１２１，１２２には、発光管１１の有効発光長を侵害しない範囲で無機の保温膜１５１，１５２を形成する。これにより、マイクロ波の発光管１１の両端に位置する定在波の谷の部分に起因する最冷点温度の発生を防止することで発光効率の向上を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形状の石英ガラス製発光管で放電空間を形成し、該放電空間内に、少なくとも希ガスと水銀それに鉄等の放電媒体が封入して構成される無電極ランプに、マグネトロンより放射されるマイクロ波により放電が発生するメタルハライドランプにおいて、
前記発光管の有効発光長を侵害しない少なくとも一方の発光管の封止部に、耐熱性に優れた保温膜を形成したことを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
前記保温膜は、マイクロ波を反射させない耐熱性無機被膜剤で形成したことを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項３】
放電媒体が封入されている紫外線を発光させる請求項１または２記載のメタルハライドランプと、
前記メタルハライドランプを収納し、外部に紫外線を照射可能とするランプハウスと、
前記ランプハウスから照射された紫外線の照射領域を制限するため、紫外線照射面下に設置された紫外線カットフィルタと、を具備したことを特徴とする紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロ波によって励起を行い、紫外線を発光させる無電極のメタルハライドランプおよびこのランプを用いた紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のメタルハライドランプは、発光管内に対向配置された電極付近における管壁外表面に設けた保温膜が、点灯時における最冷点温度が放電空間の両端近傍よりも中央側になるように放電空間の両端近傍を保温する保温手段が形成されている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３３８６１０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、３５０〜３８０ｎｍの波長において鉄による強い発光を示すが、メタルハライドランプとしてマイクロ波給電式無電極ランプが用いられた場合、メタルハライドランプがマイクロ波の定在波にて放電形成が行われることから、定在波の谷の部分では最冷部が発生することになり、温度の低い部分では鉄の発光効率が低下する、という問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、３５０ｎｍ〜３８０ｎｍにおいて高い発光効率の得られるマイクロ波給電式無電極のメタルハライドランプおよびこのランプを用いた紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、この発明のメタルハライドランプは、略円筒形状の石英ガラス製発光管で放電空間を形成し、該放電空間内に、少なくとも希ガスと水銀それに鉄等の放電媒体が封入して構成される無電極ランプに、マグネトロンより放射されるマイクロ波により放電が発生するメタルハライドランプにおいて、前記発光管の有効発光長を侵害しない少なくとも一方の発光管の封止部に、耐熱性に優れた保温膜を形成したことを特徴とする。
【０００７】
この発明の紫外線照射装置は、放電媒体が封入されている紫外線を発光させる請求項１または２記載のメタルハライドランプと、前記メタルハライドランプを収納し、外部に紫外線を照射可能とするランプハウスと、前記ランプハウスから照射された紫外線の照射領域を制限するため、紫外線照射面下に設置された紫外線カットフィルタと、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、定在波の谷となる端部封止部に耐熱性に優れた無機保温膜を形成して最冷部の温度を上昇させたことにより、鉄の発光効率を上昇させて照度の改善を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明のメタルハライドランプに関する一実施形態について説明するための斜視図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】無電極ランプにおけるマイクロ波の定在波について説明するための説明図である。
【図４】この発明と従来のランプを同条件で点灯させた分光分布について説明するための説明図である。
【図５】この発明と従来の３５０〜３８０ｎｍにおける発光比について説明するための説明図である。
【図６】この発明の紫外線照射装置に関する一実施形態ついて説明するためのシステム構成図である。
【図７】図６のＩａ−Ｉｂ線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１、図２は、この発明のメタルハライドランプに関する一実施形態について説明するための、図１は斜視図、図２は図１の正面図である。
【００１２】
図１、図２において、１００は無電極のメタルハライドランプを示しており、このメタルハライドランプ１００の１１は、紫外光を透過させる石英ガラス製の例えば長さが１４０ｍｍ、管径φが１１ｍｍ、肉厚ｍが１ｍｍ程度の円筒形状の発光管である。発光管１１の両端は、加熱して封止部１２１，１２２を形成したことにより、発光長が１３８ｍｍ程度の放電空間１３が形成される。
【００１３】
さらに、発光管１１の放電空間１３内には、６０torrのアルゴンガスとそれに水銀、鉄等の放電媒体が封入される。発光管１１の封止部１２１，１２２には、発光管１１を支持する棒状の支持部１４１，１４２が、それぞれ発光管１１と同材料で融解させた状態で一体形成される。
【００１４】
メタルハライドランプ１００は、マイクロ波が照射されることにより、放電空間１３に封入された放電媒体である鉄のもつ３５０〜３８０ｎｍの波長に強い発光させることが可能となる。
【００１５】
ここで、図３を参照し、マイクロ波が照射されることにより発光の無電極ランプにおける定在波について説明する。
【００１６】
図３の破線で示すように、マイクロ波の定在波の谷Ｖａ〜Ｖｃがメタルハライドランプ１００の長手方向の両端部と中央部においてそれぞれ発生する。定在波の谷Ｖａ〜Ｖｃの各部分では、山の部分Ｍａ，Ｍｂに比して電磁エネルギーが低いことから、必然的に発生する温度も低いことになる。
【００１７】
再び、図１、図２において、マイクロ波の定在波の谷となる図３に示したＶａ〜Ｖｃのうち、メタルハライドランプ１００の定在波の谷Ｖａ，Ｖｃの位置で最冷部となる封止部１２１，１２２の発光管１１には、保温膜１５１，１５２が形成される。保温膜１５１，１５２は、有効発光長を侵害しない範囲内、具体的には封止部１２１，１２２からそれぞれ発光管長の５％となる程度の領域Ａに耐熱性に優れ、マイクロ波を反射しないシリカ、リン酸、酸化ジルコニウムを主成分とする無機被覆剤を用いて形成される。
【００１８】
このような保温膜１５１，１５２として用いられる耐熱性の無機被覆剤の具体的な材料の一例としては、日産化学工業（株）のボンド・エックス（商品名）を挙げることができる。
【００１９】
図４は、この発明の保温膜１５１，１５２が形成されたランプと従来の保温膜が形成されないランプを、同条件で点灯させた場合の分光分布について説明するための説明図である。
【００２０】
図４の実線に示す保温膜１５１，１５２が形成されたこの発明のメタルハライドランプ１００は、破線に示す保温膜がない従来のメタルハライドランプに比して３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの波長域における高い発光効率のメタルハライドランプの実現を図ることが可能となる。
【００２１】
図５は、この発明と従来の発光比について説明するためのものである。すなわち、３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの波長域において、この発明のメタルハライドランプは、２８％程度の発光分布の向上が見られる。
【００２２】
この実施形態では、マイクロ波給電式無電極のメタルハライドランプにマイクロ波で形成される定在波の谷の部分である封止部に、最冷部温度を上昇させることにより鉄の蒸発量を増加させ、３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの波長域において従来よりも発光効率の向上を図ることができる。
【００２３】
なお、上記したこの発明のメタルハライドランプの一実施形態では、保温膜をメタルハライドランプ１００の両端の封止部１２１，１２２の部分に形成したが、保温膜は少なくとも一方の封止部に形成しても構わない。この場合は、両側に形成した場合に比べ発光効率向上は劣るものの、保温膜を形成しない場合に比べて発光効率を改善させることができる。
【００２４】
また、マイクロ波の定在波が発生する発光管１１の長手方向の中間部にも保温膜を形成し、ここで温度を上昇させることも考えられるが、中間部に保温膜を形成すると保温膜が邪魔となり照度低下を来たす可能性があることから、発光管１１の封止部の定在波の谷に対応する部分とした。
【００２５】
図６および図７は、この発明の無電極のメタルハライドランプを点灯させる点灯装置について説明するための、図６はシステム構成図、図７は図６のＩａ−Ｉｂ線の断面図である。
【００２６】
紫外線照射装置２００の、６１はマイクロ波を遮蔽する機能を有する、例えばステンレス製のランプハウスであり、このランプハウス６１の中央下方部には電極を備えない、図１〜図５で説明したこの発明のメタルハライドランプ１００をランプハウス６１の側面の一部に取り付けてある。
【００２７】
６２は、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させるマグネトロンであり、マグネトロン６２には、電源６３から電力が供給される。６４は、マグネトロン６２で発生させたマイクロ波をアンテナ６５から送信し、メタルハライドランプ１００にマイクロ波を伝達させる導波管である。
【００２８】
ランプハウス１１の上面には、吸気口６６が設置され、ブロア６７から送風される冷却媒体である空気がランプハウス６１内に取り込むようにしてある。ブロア６７と吸気口６６間には、図示しないダクトが設けられ、ブロア６７から送られる風を取り込むようになっている。
【００２９】
メタルハライドランプ１００の背面側には、照射される紫外光を集光あるいは拡散させる反射板６８が設置される。反射板６８の前面には、照射窓を構成するＲＦスクリーン６９がランプハウス６１の一部に設けられている。ＲＦスクリーン６９は、金属でありかつ開口部が設けられ、マイクロ波は遮断し、紫外光と送風は通過させる。
【００３０】
ＲＦスクリーン６９は、例えば、金属線をメッシュ状に編み込んで形成したり、金属板にパンチング加工でメッシュ状に形成したりして開口部を有するようになっている。メタルハライドランプ１００と対向するＲＦスクリーン６９の反対面は、紫外線の照射面となる。
【００３１】
このようにして、マグネトロン６２のマイクロ波で励起されたメタルハライドランプ１００は、紫外光を発し、ＲＦスクリーン６９を介して図示しない被照射物を照射させることができる。
【００３２】
この実施形態では、メタルハライドランプ１００の長手方向の両端部における温度分布の低い部分の温度の上昇を図ったことより、メタルハライドランプ１００が発する３５０〜３８０ｎｍの波長域における発光効率が改善された紫外線の照射を実現することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１００  メタルハライドランプ
１１  発光管
１２１，１２２  封止部
１３  放電空間
１４１，１４２  支持部
１５１，１５２  保温膜
２００  紫外線照射装置
６１  ランプハウス
６２  マグネトロン
６３  電源
６４  導波管
６５  アンテナ
６６  吸気口
６７  ブロア
６８  反射板
６９  ＲＦスクリーン
【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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【図６】
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【図７】
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