(57)【要約】【課題】外部電極に多数隣接した孔を穿孔した金属板を使用したエキシマランプにおいて、外部電極と外側管の間の不要な放電を防止し、発光効率を向上させたエキシマランプを提供する。【解決手段】前記外部電極が、前記外側管に巻き付けた、矩形の孔を縦横に多数隣接して穿孔した金属板であって、前記矩形の孔の２対の相対向する２辺のうち、一方の２辺の方向が前記放電容器の軸方向と平行であり、他方の２辺の方向が前記放電容器の軸方向と直交しており、前記放電容器の軸方向に沿った前記金属板の軸方向両端部に、前記矩形の孔が穿孔されていない無孔部を設け、かつ、前記外側管の外側面に巻き付けることにより接近した前記金属板の接近両端部に、バネ状部材を取り付けて、前記金属板を前記外側管の外側面に密着固定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ誘電体からなる円筒状の外側管と内側管とを二重に配置して形成された放電空間に放電用ガスを封入した放電容器と、前記外側管と前記内側管のそれぞれの外側面に外部電極と内部電極とを備え、前記外部電極と前記内部電極に電圧を印加することにより、エキシマ光を放射するエキシマランプにおいて、
前記外部電極が、前記外側管に巻き付けた、矩形の孔を縦横に多数隣接して穿孔した金属板であって、前記矩形の孔の２対の相対向する２辺のうち、一方の２辺の方向が前記放電容器の軸方向と平行であり、他方の２辺の方向が前記放電容器の軸方向と直交しており、
前記放電容器の軸方向に沿った前記金属板の軸方向両端部に、前記矩形の孔が穿孔されていない無孔部を設け、
かつ、前記外側管の外側面に巻き付けることにより接近した前記金属板の接近両端部にバネ状部材を取り付けて、前記金属板を前記外側管の外表面に密着固定したことを特徴とするエキシマランプ。
【請求項２】
請求項１に記載のエキシマランプにおいて、前記金属板の接近両端部に前記無孔部を設けたことを特徴とするエキシマランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、紫外光源、例えば塗料の硬化、表面洗浄、殺菌又は光化学反応用の紫外光源として使用されるエキシマランプの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関連した従来技術として、例えば特開２０００−２３５８４０号公報に、石英ガラス製の外側管と内側管とを二重に配置し、その両端部を閉じて中空円筒状の放電容器とし、その内部に放電用ガスを封入して、この外側管と内側管の外面にそれぞれ外部電極と内部電極を設け、この電極に電圧を印加して放電容器内に誘電体バリヤ放電を発生させてエキシマ光を放射する誘電体バリヤ放電ランプが記載されている。
この誘電体バリヤ放電ランプは網目形状に穿孔した金属板を外部電極に使用している。
【特許文献１】特開２０００−２３５８４０号公報（第１図及び第２図）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、放電容器を形成する外側管は、外径寸法のばらつきや軸方向のゆがみ、曲がりなどの寸法のばらつきが存在することにより、外側管の外面に前記した外部電極を設けた場合において、外側管との間に空隙なく設置することは困難であり、ランプを点灯したとき、この空隙に不要な放電が発生して発光効率が低下する課題があった。
【０００４】
また、ランプの点灯消灯による温度変化のために放電容器や外部電極の伸張収縮が起って、外部電極と外側管との間に空隙を生じ、ランプを点灯したとき、この空隙に不要な放電が発生し、ランプの発光効率が低下する課題があった。
【０００５】
また、外部電極の外側管の軸方向に沿った軸方向両端部は、網目形状に穿孔された金属板を裁断して形成されるので凹凸形状の穿孔部分を有し、この両端部をバネ状部材をもって締め付けたとしても、この穿孔部分が毛羽立ち、外側面から浮き上がるために、この両端部と外側管との間に空隙を生じるので、ランプを点灯したとき、この空隙に不要な放電が発生し、ランプの発光効率が低下する課題があった。
【０００６】
従って、本発明が解決しようとする課題は、外部電極に多数隣接した孔を穿孔した金属板を使用した場合において、外側管の寸法のばらつきによる外部電極と外側管との間の空隙を減少させ、また、ランプの点灯消灯に伴う温度変化のために起こる放電容器や外部電極の伸張収縮による外部電極と外側管との間の空隙を減少させ、また、外部電極の外側管の軸方向に沿った軸方向両端部が毛羽立って生じる外部電極と外側管の間の空隙を無くして、外部電極と外側管の間の不要な放電を防止し、発光効率を向上させたエキシマランプを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決する手段として、
本発明の請求項１に記載のエキシマランプは、それぞれ誘電体からなる円筒状の外側管と内側管とを二重に配置して形成された放電空間に放電用ガスを封入した放電容器と、前記外側管と前記内側管のそれぞれの外側面に外部電極と内部電極とを備え、前記外部電極と前記内部電極に電圧を印加することにより、エキシマ光を放射するエキシマランプにおいて、前記外部電極が、前記外側管に巻き付けた、矩形の孔を縦横に多数隣接して穿孔した金属板であって、前記矩形の孔の２対の相対向する２辺のうち、一方の２辺の方向が前記放電容器の軸方向と平行であり、他方の２辺の方向が前記放電容器の軸方向と直交しており、前記放電容器の軸方向に沿った前記金属板の軸方向両端部に、前記矩形の孔が穿孔されていない無孔部を設け、かつ、前記外側管の外側面に巻き付けることにより接近した前記金属板の接近両端部に、バネ状部材を取り付けて、前記金属板を前記外側管の外側面に密着固定したことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載のエキシマランプは、上記したエキシマランプにおいて、前記金属板の接近両端部に前記無孔部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
ここで、本発明に係る「エキシマランプ」は、誘電体バリヤ放電ランプ、無声放電ランプ、及び高周波電圧印加による電界放電ランプを含むものである。
【００１０】
上記した「誘電体」としては、石英ガラス、サファイアが使用され、後記する高周波電圧を印加することによる放電によって放射される光の波長に対して高い透過率（例えば７０％以上）を有する材質であることが望ましい。この誘電体は、外径寸法の異なる２つの円筒状体であり、外径の小さなものは内側管として、外径の大きい外側管に挿入され、後記する放電容器の外壁の一部を兼ねる。
【００１１】
上記した「放電用ガス」は、アルゴン、キセノン、クリプトン、ヘリウム、ネオン等のガス、又はこれらガスとフッ素、塩素若しくはヨウ素等を混合させた混合ガスが使用される。なお、この放電用ガスに応じて放射光の波長が定まり、例えば、キセノンガスを使用した場合の放射光の波長は、１６０〜１９０ｎｍ（ピーク波長：１７２ｎｍ）である。
【００１２】
上記した「放電容器」は、前記内側管を前記外側管の内側に配置し、それぞれの両端部が気密に封止され、前記外側管の内周面、前記内側管の外周面及び封止部により包囲される放電空間とにより構成され、この放電空間に前記放電用ガスが封入される。
【００１３】
上記した「内部電極」は、前記内側管の外面（内周面）に沿って配設され、ステンレス等の金属を用いた薄板状電極、アルミニウム等の金属蒸着膜、これら金属の箔状電極、網状電極又は螺旋状の線状電極等が使用可能である。その厚さは、その形状及び機械的強度により設計される。この内側電極は、本発明に係るエキシマランプを点灯した状態において、この内側電極に印加された高周波電圧を効率よく、前記放電容器に印加するため、この放電容器の外壁を構成する前記内側管の外面（内周面）と、この内側電極との間に介在する空隙をできるだけ少なくするよう、密着して配設されることが望ましい。
【００１４】
上記した「金属板」は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、ニッケル合金、銅合金などが使用され、その板厚は、外側管の外径寸法及び機械的強度及び外側管への密着性を考慮して０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲であることが望ましい。
【００１５】
上記した「矩形の孔」は、正方形又は長方形の矩形の形状を有し、フォトエッチング法、パンチング法、レーザ加工法、メッキ法などにより穿孔され、開口率（穿孔した領域の孔の総面積／穿孔した領域の面積）は、光の透過性を考慮して９０％以上であることが望ましい。
【００１６】
そして、上記した「バネ状部材」は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、ニッケル合金、銅合金などの金属板を三角形、半円形などに曲げ加工した板バネや（図３参照）、金属線をループ状、コイル状に加工したものなどが使用できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のエキシマランプを示す図であり、側面図（図の右側）と断面図（図の左側）を示す。図２は本発明のエキシマランプの外部電極を示す図であり、図２（ａ）は外部電極の正面図を、図２（ｂ）は外部電極の一部拡大図を示す。図３はバネ状部材の側面図を示す。図３（ａ）は金属帯より作製した三角形状のバネ状部材を、図３（ｂ）は金属帯より作製した半円形状のバネ状部材を、図３（ｃ）は金属帯より作製した小判形状のバネ状部材を、図３（ｄ）は金属線より作製したループ形状のバネ状部材を、図３（ｅ）は金属線より作製したコイル形状のバネ状部材をそれぞれ示す。
【００１８】
エキシマランプ１は、全長４５０ｍｍの石英ガラス製の内側管２（内径ｄ＝２４ｍｍ）と外側管３（外径Ｄ＝４０ｍｍ）とを同軸状に二重に配置し、外側管３及び内側管２のそれぞれの両端部を溶接して、その内部に形成された放電空間４に６×１０４Ｐａの圧力でキセノンガスを封入した放電容器５と、内側管２の外面に設けたニッケル合金の薄板状電極（厚さ０．１ｍｍ）よりなる内部電極６と、外側管３の外面に設けた後述する外部電極７とから構成される。内部電極６及び外部電極７に電源８を接続して、この電源８より周波数数百ｋＨｚ〜数十ＭＨｚ（本例：２ＭＨｚ）、電圧数ｋＶ（本例：５ｋＶ）の高周波電圧を印加し、放電空間４に電界放電を発生させて波長１７２ｎｍのエキシマ光を放射する。
【００１９】
外部電極７は金属板７１であって、この金属板７１を外側管３に巻き付けて、これを固定するためにバネ状部材７２ａを取り付ける。
【００２０】
バネ状部材７２ａは幅９ｍｍ、長さ２０ｍｍのステンレス製の金属帯を折り曲げて作製され、その側面が三角形状であり、取り付け孔７６ａ、７６ｂに引っかけるための引っかけ部７２ａ１、７２ａ２を有する。このバネ状部材７２ａの側面における横幅Ｗ４は６．５ｍｍである（図３（ａ）参照）。
【００２１】
金属板７１は長方形のステンレス製の板（長辺の寸法３８０ｍｍ、短辺の寸法１２３ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ）であり、その外側管３の軸方向に沿った金属板７１の軸方向両端部７４ａ、７４ｂと、金属板７１を外側管３の外側面に巻き付けたとき接近する接近両端部７５ａ、７５ｂとに、それぞれ幅Ｗ１＝２ｍｍ、Ｗ２＝２ｍｍに渡って穿孔されていない無孔部７３を有している。本例ではＷ１とＷ２とを等しくしているが、一致させる必要はない。
【００２２】
金属板７１には、この無孔部７３を除き、一辺ａが２．４ｍｍの正方形の孔７０がフォトエッチング法により縦横に多数隣接して穿孔される。隣り合う孔７０のＸ方向の間隔Ｌ１とＹ方向の間隔Ｌ２はそれぞれ０．１ｍｍであり、開口率は９２％である。本例では、Ｌ１とＬ２とを等しくしているが、一致させる必要はない。この金属板７１は、金属板７１を前記外側管３の外側面に巻き付けたとき、孔７０の２つの相対する２辺のうち、一方の２辺の方向を放電容器５の軸方向と平行な向きＸに、他方の２辺の方向を放電容器５の軸方向と直交する向きＹに揃えて配置される（図２（ｂ）参照）。
【００２３】
金属板７１には、接近両端部７５ａ、７５ｂのそれぞれに、バネ状部材７２ａを取り付けるための長方形の形状を有する取り付け孔７６ａ、７６ｂ（長辺の寸法１０ｍｍ、短辺の寸法１ｍｍ）がフォトエッチング法により穿孔されている。これら取り付け孔７６ａ、７６ｂはそれぞれ相対向して設けられている。そして、バネ状部材７２ａが、これら取り付け孔７６ａ、７６ｂに、その引っかけ部７２ａ１、７２ａ２をそれぞれ引っかけて取り付けられている。この場合、接近両端部７５ａと７５ｂとの間隔Ｗ３は、約１ｍｍとなる。この一組のバネ状部材７２ａを取り付けた取り付け孔７６ａ、７６ｂは、隣接する別の一組のバネ状部材７２ａを取り付けた取り付け孔７６ａ、７６ｂとの間隔Ｌ２を４１ｍｍとして、接近両端部７５ａ、７５ｂに、外側管３の軸方向に沿って９組配置される。
【００２４】
このようにバネ状部材７２ａを取り付けることにより、接近両端部７５ａ、７５ｂを互いに接近させる方向に金属板７１を引っ張り、金属板７１を外側管３に密着固定する。
【００２５】
本発明のエキシマランプの実施の形態において、バネ状部材７２ａを使用したが、これに換えて図３（ｂ）〜図３（ｅ）に記載のバネ状部材７２ｂ〜７２ｅを使用しても良い。これらバネ状部材７２ｂ〜７２ｅについて説明する。
【００２６】
バネ状部材７２ｂは、幅９ｍｍ、長さ１４ｍｍのステンレス製の金属帯を折り曲げて作製され、その側面が半円形状であり、取り付け孔７６ａ、７６ｂに引っかけるための引っかけ部７２ｂ１、７２ｂ２を有する。このバネ状部材７２ｂの側面における横幅Ｗ４は６．５ｍｍである（図３（ｂ）参照）。
【００２７】
バネ状部材７２ｃは、幅９ｍｍ、長さ１９ｍｍのステンレス製の金属帯を曲げて作製され、その側面が小判状であり、取り付け孔７６ａ、７６ｂに引っかけるための引っかけ部７２ｃ１、７２ｃ２を有する。このバネ状部材７２ｃの側面における横幅Ｗ４は６．５ｍｍである（図３（ｃ）参照）。
【００２８】
バネ状部材７２ｄは、直径０．５ｍｍ、長さ２４ｍｍのステンレス製の金属線より作製され、その側面の中央部に二重のループを有し、このステンレス線の両端部に引っかけ部７２ｄ１、７２ｄ２を設けている。このバネ状部材７２ｄの側面における横幅Ｗ４は６．５ｍｍである（図３（ｄ）参照）。
【００２９】
バネ状部材７２ｅは、ステンレス製の金属線より作製されたコイルバネであって、そのコイルの外径が３ｍｍ、横幅Ｗ４が６．５ｍｍであり、その両端部に引っかけ部７２ｅ１、７２ｅ２を有する（図３（ｅ）参照）。
【００３０】
バネ状部材７２ｄ又は７２ｅを使用する場合、金属板７１に設けられたバネ状部材７２ｄ又は７２ｅを取り付けるための取り付け孔７６ａ、７６ｂは、金属線の外径の２〜３倍の直径を有する円形の孔であればよい。
【００３１】
本実施の形態に、本発明に係るエキシマランプに使用するバネ状部材の例を説明したが、これらの例に限定されるものではない。
【００３２】
本発明のエキシマランプ１は、外側管３の寸法にばらつきや、ランプの点灯消灯によるランプの温度変化のために外部電極７と外側管３との間に空隙の発生があっても、バネ状部材７２ａにより金属板７１が引っ張られて外側管３に密着するので、外部電極７と外側管３との間の空隙を減少させることができ、ランプを点灯させたとき、この空隙による不要な放電を防止することができるので、発光効率を向上させたエキシマランプを得ることができる。
【００３３】
本発明のエキシマランプ１は、孔７０が、孔７０の２つの相対する２辺のうち、一方の２辺の方向を放電容器５の軸方向と平行な向きに、他方の２辺の方向を放電容器５の軸方向と直交する向きに揃えて配置されるので、金属板７１に引っ張り応力又は収縮応力がかかった場合において、孔７０の形状の変形が抑制され、金属板７１と外側管３との密着状態を保つことができるので、外部電極７と外側管３との間の空隙を減少させることができ、ランプを点灯させたとき、この空隙による不要な放電を防止することができるので、発光効率を向上させたエキシマランプを得ることができる。
【００３４】
さらに、本発明のエキシマランプ１は、金属板７１に無孔部７３を設けることにより、上記した外部電極７の端部（軸方向端部７４ａ及び７４ｂ及び接近端部７５ａ及び７５ｂ）の毛羽立ちによる外部電極７と外側管３との間の空隙を無くして、ランプを点灯したとき、この空隙による不要な放電を防止して、発光効率を向上させたエキシマランプとすることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエキシマランプによれば、外部電極と外側管の間の空隙を減少させて、ランプを点灯したとき、この空隙に発生する不要な放電を防止し、発光効率を向上させたエキシマランプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエキシマランプの正面図とその一部断面を示す図である。
【図２】本発明に係るエキシマランプの外部電極を示す図である。（ａ）は正面図であり、（ｂ）は外部電極の一部拡大図である。
【図３】本発明に係るエキシマランプの外部電極を固定するバネ状部材の断面図である。（ａ）は金属帯より作製した三角形状のバネ状部材を、（ｂ）は金属帯より作製した半円形状のバネ状部材を、（ｃ）は金属帯より作製した小判状のバネ状部材を、（ｄ）は金属線より作製したループ形状のバネ状部材を、（ｅ）は金属線より作製したコイル状のバネ状部材を示す。
【符号の説明】
１    エキシマランプ
２    内側管
３    外側管
４    放電空間
５    放電容器
６    内部電極
７    外部電極
７０    孔
７１    金属板
７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ、７２ｅ    バネ状部材
７３    無孔部
７４ａ、７４ｂ    軸方向端部
７５ａ、７５ｂ    接近両端部
８    電源
【図１】
2005011569.tif 000003
【図２】
2005011569.tif 000004
【図３】
2005011569.tif 000005