(57)【要約】【課題】内部電極もしくは内管のための改善された保持機能を有する管状の誘電体バリア放電ランプを提供する。【解決手段】誘電体バリア放電ランプ（１）は、外管（２）を含む放電容器を有し、この外管（２）の外面に外部電極（６）が配置されている。外管（２）の内側には縦長の内部電極（７）が軸線方向に配置されていて、この内部電極（７）は、少なくとも１つの保持円板（８）によって少なくとも間接的に放電容器の内部で心合せをされる。そのために保持円板は殆ど内部電極（７）から外管（２）の内面まで延びている。保持円板（８）は、左側の支持手段（９ａ〜９ｃ）と右側の支持手段（１０ａ〜１０ｃ）とにより長手軸線方向において両側で緩く支持されている。【選択図】図１ａ
2011512628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電媒体を封入された放電空間（４）を包囲する外管（２）を有する放電容器と、
外管（２）の外面に配置された外部電極（６）と、
外管（２）の内側に軸線方向に配置された縦長の内部電極（７）と、
縦長の内部電極（７）が貫通している軸線方向の孔を有する少なくとも１つの保持円板（８）とを備え、
保持円板（８）が、殆ど内部電極（７）から外管（２）の内面まで広がっていることによって、内部電極（７）が少なくとも間接的に放電容器の内部で心合せをされている誘電体バリア放電ランプ（１）において、
保持円板（８）が、左側の支持手段（９ａ〜９ｃ）と右側の支持手段（１０ａ〜１０ｃ）とにより長手軸線方向において両側で緩く支持されていることを特徴とする誘電体バリア放電ランプ（１）。
【請求項２】
内部電極（７）が、少なくとも保持円板（８）の範囲において内管（３）によって包囲されていて、内管（３）で保持円板（８）が支持されている請求項１記載のランプ。
【請求項３】
内管（３）が放電容器の内部において全ランプ長に沿って延びていて、内管（３）及び外管（２）が同軸の二重管構造様式で気密に互いに結合されている請求項２記載のランプ。
【請求項４】
両支持手段（９ａ〜９ｃ；１０ａ〜１０ｃ）が、内管（３）の外面に固定されている請求項２又は３記載のランプ。
【請求項５】
前記支持手段が、外管の内面に固定されている請求項１記載のランプ。
【請求項６】
両支持手段（９ａ〜９ｃ；１０ａ〜１０ｃ）が、保持円板（８）の厚さＤよりも大きい相互間隔Ａを有する請求項１乃至５の１つに記載のランプ。
【請求項７】
両支持手段（９ａ〜９ｃ；１０ａ〜１０ｃ）の相互間隔Ａと保持円板（８）の厚さＤとの間に、
Ａ＝Ｄ＋Ｄ／ｘ
但し、０．１＜ｘ＜１０００、特に１＜ｘ＜２５０
なる関係が当てはまる請求項６記載のランプ。
【請求項８】
前記両支持手段が、それぞれ、管（３）と結合している少なくとも１つの材料ビード（９ａ〜９ｃ；１０ａ〜１０ｃ）を含む請求項１乃至７の１つに記載のランプ。
【請求項９】
前記支持手段が少なくとも保持円板（８）の一方側に支持リング（１２；１４）を含み、この支持リング（１２；１４）が保持円板（８）と保持円板に対応する少なくとも１つの材料ビード（１３ａ，１３ｂ；１５ａ，１５ｂ）との間に配置されている請求項８記載のランプ。
【請求項１０】
前記支持リングが、１つのスリットを有する請求項９記載のランプ。
【請求項１１】
前記支持リングが２つ以上のセグメントを有し、各セグメントが材料ビードで接合されている請求項９記載のランプ。
【請求項１２】
前記支持リングが、約０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内の厚さを有する請求項９乃至１１の１つに記載のランプ。
【請求項１３】
前記支持リングの幅（Ｂ）が、約２ｍｍ〜６ｍｍの範囲内にある請求項９乃至１２の１つに記載のランプ。
【請求項１４】
前記保持円板が、軸線方向の孔に加えて１つ或いは複数の開口、例えば他の複数の孔（８１〜８４）を備えている請求項１乃至１３の１つに記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電媒体を包囲する管状の放電容器を備えた誘電体バリア放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の放電ランプは、典型的には、管状の放電容器の内部に配置された第１の縦長の電極（以下において、内部電極とも呼ぶ。）と、一般に管状の放電容器の外面に配置された第２の縦長の電極（以下において、外部電極とも呼ぶ。）とを有する。
【０００３】
内部電極が媒体と直接接触する場合は、外部電極だけが放電容器の壁によって誘電体で遮られているので、片側の誘電体バリア放電である。内部電極も同様に誘電体によって放電媒体から分離されている場合は、両側の誘電体バリア放電である。これは、例えば内部電極を内管の内側に配置することによって実現できる。内管は管状の放電容器の内部に同軸配置されている。換言するならば、放電容器は、いわゆる同軸二重管構造で外管の内側に同軸配置された内管を有し、両管は、それらの両端面で互いに接続されて、気密な放電容器を構成している。従って、この場合には放電容器によって包囲されている放電空間が内管と外管との間に広がっている。
【０００４】
いずれの場合にも、効率的なランプ点灯のためには、（ランプ長手軸線及びランプ周囲に沿って眺めて）一様な放電、従って一様な放射密度を達成すべく、管状の誘電体バリア放電ランプに沿って、外部電極と内部電極との間に一定の放電距離を確保しなければならない。それゆえ、内部電極を、そして場合によって内管を、できるだけ外管内部の中心に配置しなければならない。さらに、長いランプの場合には、特に内部電極もしくは場合によって内管の懸架の問題が存在する。なぜならば、内管は当然のことながら外管よりも小さい直径を有するからである。極端な場合、このことが、例えば輸送時にランプの破損を招くことがある。
【０００５】
この形式のランプは、特にプロセス技術におけるＵＶ（紫外線）照射、例えば表面洗浄、表面活性化、光分解、オゾン発生、飲料水浄化、金属コーティング及びＵＶ硬化に利用される。この関係において、放射器又はＵＶ放射器という呼称も一般に使われている。
【０００６】
片側式の誘電体バリア放電ランプは公知である（例えば、特許文献１参照）。この公知の誘電体バリア放電ランプの場合には（特許文献１の特に図１を参照するに）、第１の螺旋状の内部電極６が内管９上に巻装されている。この内管９は外管３の内側に同軸配置されており、外管３の外面には帯状の外部電極７が互いに平行にかつ相互間隔をもって配置されている。内管９の支持のため、例えば、内部電極６の上に嵌められた保持円板１５を提案しているが、外管３の内面への保持円板１５自体の必要な固定に関しては何ら開示していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第１１４７５３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、内部電極のための、もしくは場合によってはその内部電極を包囲する内管のための改善された保持機能を有する管状の誘電体バリア放電ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、放電媒体を封入された放電空間を包囲する外管を有する放電容器と、外管の外面に配置された外部電極と、外管の内側に軸線方向に配置された縦長の内部電極と、  縦長の内部電極が貫通している軸線方向の孔を有する少なくとも１つの保持円板とを備え、  保持円板が殆ど内部電極から外管の内面まで広がっていて、それによって内部電極が少なくとも間接的に放電容器の内部で心合せをされている誘電体バリア放電ランプにおいて、保持円板が左側の支持手段と右側の支持手段とにより長手軸線方向において両側で緩く支持されていることを特徴とする誘電体バリア放電ランプによって解決される。
【００１０】
特に有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【００１１】
本発明の基本思想は、内部電極もしくは場合によっては内管の心合せのための保持円板を、放電容器に強固に結合するのではなくて、ランプ長手軸線に沿った保持円板のずれを防止すべく単に緩く両側で支持することにある。
【００１２】
即ち、本発明者は、保持円板と放電容器との間の強固な結合が欠点を有することを発見した。即ち、保持円板の製作時に既に生じていたか、或いはランプ点灯経過において光線被曝によって生じた保持円板における応力及び／又は亀裂が放電容器へ広がり、放電容器の機械的破壊を招き得ることを実証した。更に、放電容器は保持円板と直接に溶着すると変形する。紫外線領域の電磁放射に対して良好な透過性を必要とするために放電容器は石英ガラスからなるが、放電容器のこの材料は溶着個所において弱くなる。例えば、輸送時の衝撃或いは放電ランプ点灯時の振動によって機械的な負荷がかかると、石英ガラスにおけるこの局所的な弱点個所が予定破壊点のように作用し、このことが結局は放電容器の破損を招く。放電容器の外管に、又は内管が存在するかぎりおいて内管に、保持円板を点溶着する実験は、満足のいく結果をもたらさなかった。確かに点溶着による放電容器への損傷は容認できる限界内に保たれるが、しかし負荷がかかると溶着点が離れ、従って点溶着によっては保持円板の持続的な固定が保証されていない。
【００１３】
本発明によれば、保持円板ごとに２つの支持手段が設けられ、これらの支持手段が保持円板を両側で、軸線方向のずれを防止するために単に緩く支持する。
【００１４】
最も簡単な場合には、支持手段は、例えば内管に、又は場合によっては１つの内管部分のみに付着されている材料ビードだけからなる。この場合には、保持円板が２つの材料ビードの間に配置されているだけである。各側につき１個よりも多い材料ビードを設けること、特に周囲に一様に分布させて配置することも有利である。決定的に重要なことは、左側の材料ビードと右側の材料ビードとの間のそれぞれの間隔Ａが保持円板の厚さＤよりも大きいこと、従って保持円板が緩く置かれていることである。初めは緩く置かれている保持円板が、製造中又はランプ点灯中に加熱によって締め付けられ、望ましくない応力が発生することがないように、少なくとも遊びＡ−Ｄを材料の熱膨張よりも大きくしなければならない。これに関して両支持手段の相互間隔Ａと保持円板の厚さＤとの間に次の関係、即ち、
Ａ＝Ｄ＋Ｄ／ｘ                                    （１）
但し、０．１＜ｘ＜１０００、特に１＜ｘ＜２５０
なる関係が当てはまるならば有利であることが判明した。これにより、一方では保持円板が支持手段に対して緩い状態のまま保たれること、よって保持円板から応力が伝達され得ないことが保証されている。他方では、製造技術上材料ビードを適切に配置することが可能である。通常の製作公差を考慮して、例えば典型的には、約１ｍｍの遊びＡ−Ｄが有効であることが判明した。一方では保持円板の厚さＤはできるだけ小さくされるべきである。これは、ランプの電気的及び光学的特性へ障害をできるだけ少なくする理由からである。他方では保持円板は十分に機械的に安定でなければならない。経験上、石英ガラスからなる適切な保持円板の場合、約１ｍｍからほんの数ｍｍまで、例えば２ｍｍの厚さＤで十分である。
【００１５】
原理的に、本発明による支持手段は、外管の内面と同様に、内管が存在するならば内管の外面に固定することもできる。勿論、後者の場合が有利である。なぜならば、外管の内面には、とりわけ管の中央範囲には接近し難いために、内管の外面に支持手段を設けるのが製造技術的により簡単であるからである。この場合に先ず１つの材料ビードを内管の外面に付着させるか、又は複数の材料ビードを内管の周囲に管状に分布させる。次に保持円板を嵌め、最後にこの保持円板の後に再び１つ以上の材料ビードを内管の外面に付着させ、しかも他方の側の材料ビードに対して適切な間隔で付着させる。それによって、保持円板が材料ビードによって単にずれを防止されるように支持され、それによって殆ど応力が伝達されないことが保証される。
【００１６】
保持円板を嵌めた後で、更に１つの支持リングを嵌め、それからはじめて最終の１或いは複数の材料ビードを付着させるのもよい。この支持リングは、１或いは複数の材料ビードを付着させる際に、例えば１つの石英管に石英ビードを溶着する際に、熱注入点からの保持円板の間隔をより大きくし、従って熱負担を非常に少なくするという利点を有する。保持円板の嵌め込みが材料ビードの溶着後にはじめて行なわれるかぎり、保持円板の他方の側では、支持リングが必ずしも必要というわけではない。時間を節約する製造技術的な変形例では、保持円板の両側での材料ビード溶着が同時に行なわれる。この場合、保持円板の両側にそれぞれ１つの支持リングを設けるとよい。
【００１７】
一般的に支持リングは内管の上に緩く置かれて、少なくとも１つの材料ビードによって単に保持円板の長手軸線方向のずれに対して守られていればよい。勿論、比較的緩い支持リングは事情によっては少なくとも１つの材料ビードにぶつかって、材料ビードを機械的に損傷させることがあり得る。このあり得る問題を最初から排除するために、代わりに支持リングを内管に直接的に点溶着することもできる。そのかぎりでは、材料ビードという概念は、材料ビードが点溶着にとって特徴的である溶着点も含むように一般的に解釈すべきである。従って、この最後のケースでは、支持リングが少なくとも１つの材料ビードを介して管に固定接続されている。
【００１８】
支持リングの他の利点は、いずれ場合にも保持円板が移動した際における取付部もしくは固定部に対して一様な力が配分されることにある。即ち、支持リングによって個々の材料ビードの機械的負荷が低減される。
【００１９】
支持リングがスリットを有するか、又は２つ以上のセグメントからなるのもよい。場合によっては、支持リングの各セグメントが個別に点溶着され、即ち、管に付着させられた材料ビードに接合される。
【００２０】
誘電体バリア放電ランプの放電空間の排気及びこれに続くガス封入の際に流動抵抗をできるだけ少なくするためには、保持円板が１つ或いは複数の開口、例えば孔又は切欠きを備えているとよい。
【００２１】
保持円板及び支持リングは、電気絶縁材料、特に紫外線放射に対して非常に耐性のある絶縁材料、例えば石英ガラス、セラミックス等から作られている。
【００２２】
支持リングは、約０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲の厚さＳを有するとよい。支持リングの幅Ｂは約２ｍｍ〜６ｍｍの範囲にあるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１ａ】図１ａは本発明による誘電体バリア放電ランプの縦断面図を示す。
【図１ｂ】図１ｂは図１ａのランプの横断面図を示す。
【図２ａ】図２ａは図１ａのランプの変形例の部分拡大図を示す。
【図２ｂ】図２ｂは図２ａの支持リングの部分拡大図を示す。
【図３】図３は図１ａのランプの他の変形例の部分拡大図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下において本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図において、同じ又は機能的に同じ要素には同じ符号が付されている。
【００２６】
図１ａ及び図１ｂは、非常に概略化された表示で本発明による誘電体バリア放電ランプ１の第１実施例の縦断面図及び横断面図を示す。ランプ１の縦長の放電容器は、放電容器の長手軸線を規定する同軸の二重管構造の外管２及び内管３から構成されている。管の典型的な長さＬは、用途に応じて約１０〜２５０ｃｍの範囲にある。外管２は４４ｍｍの直径及び２ｍｍの壁厚を有する。内管３は２０ｍｍの直径及び１ｍｍの壁厚を有する。内部電極と外部電極との間における放電の半径方向の広がりは、約１０ｍｍ（［４４ｍｍ−２×２ｍｍ−２０ｍｍ］／２）である。両管２，３は、ＵＶ放射を透過する石英ガラスからなる。更に、放電容器は、縦長のリング状間隙の放電空間４が形成されるように、その両端を閉鎖されている。このために放電容器はその両端にそれぞれ適切な形にされたリング状の容器部分５を有する。更に、容器部分５の１つには排気管（図示されていない）が取り付けられていて、この排気管の助けにより放電空間４が先ず排気され、次に１５ｋＰａのキセノンが封入される。外管２の壁の外面にはランプ１の外部電極をなすワイヤネット６が被着されている。内管３の内側には、内部電極として働くＶＡ製の金属織物チューブが配置されている。放電容器のほぼ中心に２ｍｍの厚さＤを有する石英ガラス製の保持円板８が緩く配置されている。保持円板８は、内管３の上に容易に嵌めることができるように中心孔を有する。更に、保持円板８は、排気時及びそれに続く放電空間４のガス封入時における障害抵抗をできるだけ少なくするために、４つの孔８１〜８４を備えている。保持円板８の左右においてそれぞれ３つの石英ガラスビード９ａ〜９ｃ、１０ａ〜１０ｃが内管３の表面に接合されている。各側において、石英ガラスビードは、内管の周囲に管状に一様に分布させられ、即ち１２０°の角度間隔で配置されている（図１ｂ参照）。一方側における３つの石英ガラスビード９ａ〜９ｃと、他方側における３つの石英ガラスビード１０ａ〜１０ｃとの間の間隔Ａは約３ｍｍであるので、その間に配置されている保持円板８にとってなおもほぼＡ−Ｄ＝１ｍｍの遊びが残されている。これから関係式（１）に従ってパラメータｘ（ｘ＝Ｄ／［Ａ−Ｄ］）に対して値２がもたらされる。保持円板８の直径は外管の内径よりも約１ｍｍだけ小さいので、なおも若干の遊びが残されていて、保持円板８を有する内管３の上に外管２を問題なく嵌めることができる。
【００２７】
図２ａには変形例の部分図が示されている。保持円板８及びその両側の支持手段を有するランプ１’の中央部位のみが示されている。保持円板８の右側には、第１実施例と同様に、３つの石英ガラスビード１１ａ〜１１ｃが内管３上に付着されている。保持円板８の左側において保護手段は付加的に１つの支持リング１２を含み、この支持リング１２は内管３の上に嵌められ、２つの石英ガラスビード１３ａ，１３ｂにより内管３に固定されている。支持リング１２は約２ｍｍの厚さＳ及び約５ｍｍの幅Ｂを有する（これについては図２ｂも参照）。支持リング１２は、保持円板８に対して反対側の支持リング１２の縁を両石英ガラスビード１３ａ，１３ｂで接合する際に熱注入領域がほぼ支持リング１２の幅Ｂに応じて保持円板８から遠ざけられているという利点を有する。このようにして支持リング１２が薄い保持円板８の熱負荷を軽減するのを助ける。右側における３つの石英ガラスビード１１ａ〜１１ｃと左側における支持リング１２との間の間隔Ａは約３ｍｍであるので、その間に配置された保持円板８にはなおもほぼＡ−Ｄ＝１ｍｍの遊びが残されている。
【００２８】
図３に示されているランプ１”の変形例は、先の変形例とは、支持手段が保持円板８の両側に支持リング１２，１４を有することによってのみ相違している。この場合に、右側の支持リング１４は、先の変形例の場合にも左側の支持リング１２がそうであるのと同様に、２つの石英ガラスビード１５ａ，１５ｂにより内管３に固定されている。両支持リング１２，１４の相互の間隔は約３ｍｍであるので、この変形例の場合にも約１ｍｍの遊びが残されている。
【符号の説明】
【００２９】
１              誘電体バリア放電ランプ
２              外管
３              内管
４              放電空間
５              容器部分
６              ワイヤネット
７              織物繊維チューブ
８              保持円板
９ａ〜９ｃ      石英ガラスビード
１０ａ〜１０ｃ  石英ガラスビード
１１ａ〜１１ｃ  石英ガラスビード
１２            支持リング
１３ａ，１３ｂ  石英ガラスビード
１４            支持リング
１５ａ，１５ｂ  石英ガラスビード
８１〜８４      孔
【図１ａ】
2011512628.tif 000003
【図１ｂ】
2011512628.tif 000004
【図２ａ】
2011512628.tif 000005
【図２ｂ】
2011512628.tif 000006
【図３】
2011512628.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月21日(2010.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電媒体を封入された放電空間（４）を包囲する外管（２）を有する放電容器と、
外管（２）の外面に配置された外部電極（６）と、
外管（２）の内側に軸線方向に配置された縦長の内部電極（７）と、
縦長の内部電極（７）が貫通している軸線方向の孔を有する少なくとも１つの保持円板（８）とを備え、
保持円板（８）が、内部電極（７）から外管（２）の内面まで広がっていることによって、内部電極（７）が少なくとも間接的に放電容器の内部で心合せをされている誘電体バリア放電ランプ（１）において、
保持円板（８）が、左側の支持手段（９ａ〜９ｃ）と右側の支持手段（１０ａ〜１０ｃ）とにより長手軸線方向において両側で緩く支持されていることを特徴とする誘電体バリア放電ランプ（１）。
【請求項２】
内部電極（７）が、少なくとも保持円板（８）の範囲において内管（３）によって包囲されていて、内管（３）で保持円板（８）が支持されている請求項１記載のランプ。
【請求項３】
内管（３）が放電容器の内部において全ランプ長に沿って延びていて、内管（３）及び外管（２）が同軸の二重管構造で気密に互いに結合されている請求項２記載のランプ。
【請求項４】
両支持手段（９ａ〜９ｃ；１０ａ〜１０ｃ）が、内管（３）の外面に固定されている請求項２又は３記載のランプ。
【請求項５】
前記支持手段が、外管の内面に固定されている請求項１記載のランプ。
【請求項６】
両支持手段（９ａ〜９ｃ；１０ａ〜１０ｃ）が、保持円板（８）の厚さＤよりも大きい相互間隔Ａを有する請求項１乃至５の１つに記載のランプ。
【請求項７】
両支持手段（９ａ〜９ｃ；１０ａ〜１０ｃ）の相互間隔Ａと保持円板（８）の厚さＤとの間に、
Ａ＝Ｄ＋Ｄ／ｘ
但し、０．１＜ｘ＜１０００、
なる関係が当てはまる請求項６記載のランプ。
【請求項８】
前記両支持手段が、それぞれ、管（３）と結合している少なくとも１つの材料ビード（９ａ〜９ｃ；１０ａ〜１０ｃ）を含む請求項１乃至７の１つに記載のランプ。
【請求項９】
前記支持手段が少なくとも保持円板（８）の一方側に支持リング（１２；１４）を含み、この支持リング（１２；１４）が保持円板（８）と保持円板に対応する少なくとも１つの材料ビード（１３ａ，１３ｂ；１５ａ，１５ｂ）との間に配置されている請求項８記載のランプ。
【請求項１０】
前記支持リングが、１つのスリットを有する請求項９記載のランプ。
【請求項１１】
前記支持リングが２つ以上のセグメントを有し、各セグメントが材料ビードで接合されている請求項９記載のランプ。
【請求項１２】
前記支持リングが、約０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内の厚さを有する請求項９乃至１１の１つに記載のランプ。
【請求項１３】
前記支持リングの幅（Ｂ）が、約２ｍｍ〜６ｍｍの範囲内にある請求項９乃至１２の１つに記載のランプ。
【請求項１４】
前記保持円板が、軸線方向の孔に加えて１つ或いは複数の開口（８１〜８４）を備えている請求項１乃至１３の１つに記載のランプ。
【国際調査報告】
2011512628.tif 000008
2011512628.tif 000009
2011512628.tif 000010
2011512628.tif 000011
2011512628.tif 000012
2011512628.tif 000013