(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列に設けた複数の配線対と、
無電極放電灯に巻付けられる励起コイルと、
高周波電源から供給される高周波電圧の整合を行い前記複数の配線対を介して前記励起コイルに供給する整合回路と、
を具備したことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無電極放電灯点灯装置と、
この無電極放電灯点灯装置の励起コイルの磁界による電界を利用して点灯する無電極放電灯と、
少なくとも一部が光を透過する部材で形成され、前記無電極放電灯、前記及びこの無電極放電灯に巻付けられる励起コイルを収納する外管と、
を具備したことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
光化学処理用の液体が注入される処理槽と、
請求項１に記載の無電極放電灯点灯装置と、
この無電極放電灯点灯装置の励起コイルの磁界による電界を利用して点灯する無電極放電灯と、
防水性を有し、少なくとも一部が紫外線を透過する部材で形成され、前記無電極放電灯、前記及びこの無電極放電灯に巻付けられる励起コイルを収納した状態で前記処理槽に挿入される外管と、
を具備したことを光化学処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置、無電極放電灯装置、照明装置及び光化学処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、トンネル照明や架橋照明、汚水殺菌処理用の光化学処理装置等の長寿命を必要とする用途に用いられる放電灯として、無電極放電灯が開発されている。
【０００３】
無電極放電灯点灯装置は、高周波電源を用いて励起コイルに例えば１３．５６ＭＨｚ程度で交番する磁界を発生させ、この磁界による電界を利用して、ガラスバルブ内に放電性の希ガスと水銀などの金属蒸気が封入された球状或いは楕円形などの無電極放電灯を点灯させている。
【０００４】
このような従来の無電極放電灯点灯装置を用いた装置としては、特開平６−２０３８０９号公報に記載の整合回路と励起コイルを給電線で分離した照明装置が提案されている。
【０００５】
このように無電極放電灯点灯装置を汚水殺菌処理用の光化学処理装置に用いる場合は、無電極放電灯及び励起コイルを処理媒体中に挿入するが、整合回路は漏電した場合に多量のエネルギーを放出する可能性があり、この場合も整合回路と励起コイルとを別置し、整合回路を水上に配置することが考えられている。
【０００６】
しかしなかがら、従来の光化学処理装置では、整合回路と励起コイルを１本の給電線（例えば８Ｄ２Ｖケーブル）で接続しており、ケーブルの溶融を防止するために高い出力を得るのが困難であった。
【０００７】
また、従来の光化学処理装置では、金属筐体に処理媒体を注入し、無電極放電灯と励起コイルとを処理媒体中に配置するが、この処理媒体は誘電体（例えば、水やアルコール）である。このため、励起コイルへの高周波電力伝達動作に関して、処理媒体が大きな影響を与える。このことに対応して処理対象とする媒体中に無電極放電灯と励起コイルを配置して、高周波動作の調整及び確認を行うことも考えられるが、処理媒体の溶質や溶媒の濃度や処理量が変化すると、高周波動作の調整点がずれ、高周波感電やノイズの発生を起こしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の無電極放電灯点灯装置では、整合回路と励起コイルを１本の給電線で接続しており、ケーブルの溶融を防止するために高い出力を得るのが困難であった。また、光化学処理装置では、金属筐体に処理媒体を注入し、無電極放電灯と励起コイルを処理媒体中に配置するが、この処理媒体は誘電体であり、励起コイルへの高周波電力伝達動作に関して、処理媒体が大きな影響を与えるため、処理媒体の溶質や溶媒の濃度や処理量が変化すると、高周波動作の調整点がずれ、高周波感電やノイズの発生を起こしていた。
【０００９】
そこで本発明は、高い出力を得る場合にも整合回路と励起コイルを接続する配線対の溶融を防止できる無電極放電灯点灯装置、照明装置及び光化学処理装置の提供を目的とする。また励起コイルへの高周波電力伝達動作に関して、処理媒体が大きな影響を与えるのを防止できる無電極放電灯装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の無電極放電灯点灯装置は、互いに並列に設けた複数の配線対と、無電極放電灯に巻付けられる励起コイルと、高周波電源から供給される高周波電圧の整合を行い前記複数の配線対を介して前記励起コイルに供給する整合回路と、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する
図１は本発明に係る無電極放電灯点灯装置の第１の実施の形態を示す回路図である。
【００１２】
図１において、無電極放電灯点灯装置は、互いに並列に設けた複数の配線対となる同軸ケーブル２１，２２，２３と、無電極放電灯２５に巻付けられる励起コイル２４と、高周波電源１０から供給される高周波電圧の整合を行い前記複数の配線対を介して前記励起コイル２４に供給する整合回路１３と、から構成される。
【００１３】
符号１０は高周波電源であり、この高周波電源１０の出力は一対の伝送線１１，１２による同軸ケーブル２０を介して整合回路１３に供給される。
【００１４】
整合回路１３は、高周波電源１０から伝送線１１，１２を介して供給される高周波電圧に対する整合を行い３本の同軸ケーブル２１，２２，２３による伝送線１４，１５，１６，１７，１８，１９を介して励起コイル２４に供給する。
【００１５】
このような発明の実施の形態によれば、整合回路１３と励起コイル２４とを接続する配線対として、互いに並列に設けた複数の配線対となる同軸ケーブル２１，２２，２３を設けたので、高い出力を得る場合にも整合回路と励起コイルを接続する配線対の溶融を防止できる。
【００１６】
本発明の実施の形態の効果を具体的な実験結果で説明する。
【００１７】
まず、比較のため、整合回路１３と励起コイル２４とを１本の同軸ケーブル  （８Ｄ２Ｖ）で接続した場合について説明する。同軸ケーブル（８Ｄ２Ｖ）は、長さが１ｍのものを用いる。この場合、同軸ケーブル（８Ｄ２Ｖ）は、充填物がポリエチレンで特性インピーダンスが５０Ω、出力端インピーダンス（点灯時のケーブル出力端から放電灯を見たインビーダンス）が５００Ωである。ケーブル入力端からの入力電力を５００Ｗとする。このような状態で無電極放電灯点灯装置の通電を行うと、電力損失が１００Ｗとなり、５分で７５℃に到達し、同軸ケーブルのポリエチレンが溶解し、短絡不良を起こす。
【００１８】
次に、図１のように、整合回路１３と励起コイル２４とを３本の同軸ケーブル（ＲＧ１４２Ｇ／Ｕ）で接続した場合について説明する。３本の同軸ケーブル  （ＲＧ１４２Ｇ／Ｕ）は、長さが１ｍのものを用いる。この場合、（ＲＧ１４２Ｇ／Ｕ）は、充填物がテフロンで１本の特性インピーダンスが５０Ω、３本合わせた場合の特性インピーダンスが５０／３Ωであり、出力端インピーダンスが５００Ωである。ケーブル入力端からの入力電力を５００Ｗとする。このような状態で無電極放電灯点灯装置の通電を行うと、電力損失が２５Ｗとなり、同軸ケーブルの一方辺りのストレスが約８Ｗとなり、１時間でケーブルの温度上昇が２０ｄｅｇとなった。ここで、１時間あれば、十分の光化学処理が行えるため、十分な信頼性を確保できる。
【００１９】
また、ＲＧ１４２Ｇ／Ｕは太さが８Ｄ２Ｖの１／３程度なので、３本束ねた場合にも１本の８Ｄ２Ｖよりも細く、配線を配置するスペースを縮小でき、施工性を向上し、構造上有利にすることができる。
【００２０】
図２は図１の発明の実施の形態の変形例を示す回路図である。
【００２１】
図２において、無電極放電灯点灯装置３１は、図１の高周波電源１０と整合回路１３を一つの回路として構成したものである。
【００２２】
高周波電源１０は、第１及び第２のスイッチング手段となるＭＯＳＦＥＴ２７，２８によって構成されている。整合回路１３は、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４と、抵抗Ｒ１と、リレーのスイッチＳＷ１，ＳＷ２とから構成されている。
【００２３】
直流電源２６の正極側の出力端子は、高周波電源１０のＭＯＳＦＥＴ２７，２８のドレイン・ソース路の直列接続を介して直流電源２６の負極側の出力端子に接続される。ＭＯＳＦＥＴ２７，２８は、端子２９，３０からのスイッチング電圧ａ１，ｂ１によって、高い周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）で交互にオン・オフされる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２７，２８の接続点と基準電位点との間には、高周波電圧に直流電圧を重畳した電圧が得られる。
【００２４】
ＭＯＳＦＥＴ２７，２８の接続点は、整合回路１３のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の直列接続を介してＭＯＳＦＥＴ２８のソースに接続される。コンデンサＣ２，Ｃ３の接続点は、同軸ケーブル２１，２２，２３の一方の伝送線１４，１６，１８の一端に接続される。コンデンサＣ２には、リレーのスイッチＳＷ１が並列に接続される。コンデンサＣ４には、リレーのスイッチＳＷ２が並列に接続されるとともに、抵抗Ｒ１が並列に接続される。リレーのスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、始動中にオン、始動後にオフすることにより、共振回路定数を無電極放電灯２５のランプの始動中と始動後で切り換えて、高周波電源１０の保護を図るようになっている。コンデンサＣ４とＭＯＳＦＥＴ２８のソースとの接続点は、同軸ケーブル２１，２２，２３の他方の伝送線１５，１７，１９の一端に接続される。
【００２５】
同軸ケーブル２１，２２，２３の一方の伝送線１４，１６，１７の他端は、励起コイル２４を介して同軸ケーブル２１，２２，２３の他方の伝送線１５，１７，１９の他端に接続される。
【００２６】
このような変形例においても、図１と同様の効果が得られる。
【００２７】
図３は本発明に係る無電極放電灯点灯装置の第２の実施の形態を示す回路図である。
【００２８】
符号４１，４２，４３は、３相交流２００Ｖの交流電源であり、この交流電源４１，４２，４３からの交流電圧は、それぞれ高周波電源４４，４５，４６に供給される。高周波電源４４，４５，４６は、供給される交流電圧から高周波電圧を作成し、それぞれ同軸ケーブル４７，４８，４９を介してコネクタボックス５０に導く。コネクタボックス５０は、同軸ケーブル４７，４８，４９からの高周波電圧をそれぞれ同軸ケーブル５１，５２，５３を介して整合回路５４，５５，５６に導く。整合回路５４は、同軸ケーブル５１からの高周波電圧の整合を行い２並列の同軸ケーブル５７，５８を介してランプユニット６３の励起コイルに供給する。整合回路５５は、同軸ケーブル５２からの高周波電圧の整合を行い２並列の同軸ケーブル５９，６０を介してランプユニット６４の励起コイルに供給する。整合回路５６は、同軸ケーブル５３からの高周波電圧の整合を行い２並列の同軸ケーブル６１，６２を介してランプユニット６５の励起コイルに供給する。
【００２９】
図４及び図５は図３の無電極放電灯点灯装置を用いた光化学処理装置を示し、図４は側面から見た断面図、図５は正面から見た断面図である。
【００３０】
図４において、光化学処理装置７１は、光化学処理用の液体７２が注入される処理槽７３と、図３に示した無電極放電灯点灯装置と、この無電極放電灯点灯装置の励起コイル７４の磁界による電界を利用して点灯する無電極放電灯７５と、防水性を有し、少なくとも一部が紫外線を透過する部材で形成され、前記無電極放電灯７５、前記無電極放電灯点灯装置の伝送線の他端側及びこの他端側に接続された回路を収納した状態で処理槽に挿入される放電灯容器７６と、から構成される。
【００３１】
図５において、図３に示したランプユニット６３，６４，６５は、励起コイル７４，無電極放電灯７５，放電灯容器７６によって構成される。
【００３２】
ランプユニット６３，６４，６５は、ホルダ７７によって取付けられている。ホルダ７７は、リール７８により上から吊り下げられており、液体７２からの引き上げが可能になっている。
【００３３】
高周波電源４４，４５，４６、同軸ケーブル４７，４８，４９、コネクタボックス５０、同軸ケーブル５１，５２，５３、整合回路５４，５５，５６は、処理槽７３の外側に配置され、ランプユニット６３，６４，６５は、処理槽７３の内側に配置され、同軸ケーブル５７，５８，５９，６０，６１，６２は、処理槽７３の壁面を介して、整合回路５４，５５，５６とランプユニット６３，６４，６５とを接続するようになっている。
【００３４】
このような発明の実施の形態によれば、図１の発明の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３５】
図６は本発明に係る無電極放電灯装置の第３の実施の形態を示すブロック図であり、光化学処理装置に適用したものを示している。
【００３６】
図６において、光化学処理装置８０は、無電極放電灯８５及びこの無電極放電灯８５に巻付けられる励起コイル８４を外管８６によって収納したランプユニット８３と、伝送線９１，９２による配線対９０と、高周波電源８１から供給される高周波電圧の整合を行い前記配線対９０を介して前記励起コイル８４に供給する整合回路８２と、前記ランプユニット８３及び配線対９０の少なくとも一部を収納する金属筐体８７と、前記配線対９０の片側線（伝送線９２）と金属筐体８７とを金属筐体８７の内側から電気的に接続する電気的接続手段（配線９３）と、を具備し、前記配線対９０の配線長Ｄ１が前記高周波電圧の波長による影響を無視できる長さとしている。
【００３７】
金属筐体８７は、光化学処理用の液体８８が注入される処理槽となっている。
【００３８】
次に、配線対９０の配線長Ｄ１について詳細に説明する。
【００３９】
まず、高周波電圧の周波数を１３．５６ＭＨｚとすると、真空中と仮定した場合の高周波電圧の波長は、２２．１ｍ、ここで、配線対９０が充填物がポリエチレンの同軸ケーブルとすると、波長は１４．８ｍとなる。この場合、配線対９０の配線長Ｄ１が波長の１／１０以下ならば十分高周波電圧の波長による影響を無視できる。また、配線対９０の配線長Ｄ１が波長の１／４の整数倍の位置以外及び波長の１／４の整数倍付近以外ならば、共振現象を起こさない。
【００４０】
このような発明の実施の形態によれば、前記配線対９０の片側線（伝送線９２）と金属筐体８７とを電気的に接続する電気的接続手段（配線９３）を設けたことにより、金属筐体８７と配線対９０の片側線の間に電位差を確定でき、励起コイルへの高周波電力伝達動作に関して、処理媒体が大きな影響を与えるのを防止でき、高周波感電やノイズの発生を防止できる。
【００４１】
また、前記配線対９０の配線長Ｄ１が前記高周波電圧の波長による影響を無視できる長さとしたことにより、配線対９０の共振による効率低下を防止できる。
【００４２】
図７は図６の発明の実施の形態の第１の変形例を示す回路図である。
【００４３】
符号１０１は高周波電源であり、この高周波電源１０１は、トランス１０２の一次巻線Ｌ１に高周波電流を流している。これにより、トランス１０２の二次巻線Ｌ２に高周波電圧が発生する。二次巻線Ｌ２の中間点は、基準電位点となる処理槽の金属筐体１２０に接続される。二次巻線Ｌ２の一端は、コンデンサＣ１１を介して二次巻線のＬ２の他端に接続されるとともに、コイルＬ３、コンデンサＣ１２、コイルＬ４を介して二次巻線Ｌ２の他端に接続される。トランス１０２、コイルＬ３，Ｌ４、コンデンサＣ１１，Ｃ１２は整合回路を構成している。
【００４４】
コイルＬ３とコンデンサＣ１２の接続点は同軸ケーブル１１０の一方の伝送線１０３、励起コイル１０７、同軸ケーブル１１１の一方の伝送線１０５の直列接続を介してコイルＬ４とコンデンサＣ１２の接続点に接続される。励起コイル１０７は、この無電極放電灯１０８に巻付けられる。同軸ケーブル１１０，１１１の他方の配線１０４，１０６の両端は、金属筐体１２０に接続される。
【００４５】
このような金属筐体１２０への接続により、破線に示す分布容量Ｃ０１，Ｃ０２，Ｃ０３，Ｃ０４の影響を防止でき、金属筐体１２０と同軸ケーブル１１０，１１１の両端との間に発生する高周波の電位差の発生を防止できる。
【００４６】
図８は図６の発明の実施の形態の第２の変形例を示す回路図である。
【００４７】
符号１２１は高周波電源であり、この高周波電源１２１の一方の出力端子は、コンデンサＣ１３，Ｃ１４の直列接続を介して高周波電源１２１の他方の出力端子に接続される。コンデンサＣ１４と高周波電源１２１の他方の出力端子の接続点は、基準電位点となる処理槽の金属筐体１４０に接続される。
【００４８】
コンデンサＣ１３，Ｃ１４の接続点は、同軸ケーブル１３０の一方の伝送線１２５、励起コイル１２７、同軸ケーブル１３０の他方の伝送線１２６の直列接続を介してコンデンサＣ１４と高周波電源１２１の他方の出力端子の接続点に接続される。コンデンサＣ１３，Ｃ１４は整合回路を構成している。励起コイル１２７は、この無電極放電灯１２８に巻付けられる。同軸ケーブル１３０の配線１２６の出力側の端部は、金属筐体１４０に接続される。
【００４９】
このような金属筐体１４０への接続により、破線に示す分布容量Ｃ０５，Ｃ０６，Ｃ０７，Ｃ０８の影響を防止でき、図７の変形例と同様の効果が得られる。
図９は本発明に係る無電極放電灯装置の第４の実施の形態を示すブロック図であり、照明装置に適用したものである。
【００５０】
図９において、光化学処理装置符号１５０は、無電極放電灯１５５と、この無電極放電灯１５５に巻付けられる励起コイル１５４と、伝送線１６１，１６２による配線対１６０と、高周波電源１５１から供給される高周波電圧の整合を行い前記配線対１６０を介して前記励起コイル１５４に供給する整合回路１５２と、前記無電極放電灯１５５、励起コイル１５４及び配線対（伝送線１６１，１６２）の少なくとも一部を収納する金属筐体１５６と、前記配線対の片側線１６２と金属筐体１５６とを金属筐体１５６の内側から電気的に接続する電気的接続手段（配線１５７）と、を具備したことを特徴とする。
【００５１】
このような発明の実施の形態によれば、前記配線対１６０の片側線（伝送線１６２）と金属筐体１５６とを電気的に接続する電気的接続手段（配線１５７）を設けたことにより、金属筐体１５６と配線対１６０の片側線の間に電位差を確定でき、励起コイルへの高周波電力伝達動作に関して、処理媒体が大きな影響を与えるのを防止でき、高周波感電やノイズの発生を防止できる。
【００５２】
図１０は本発明に係る無電極放電灯装置の第５の実施の形態を示すブロック図であり、図６の発明の実施の形態と同様の構成要素には同じ符号を付して説明を省略している。
【００５３】
図１０において、光化学処理装置１７０は、外管１７６をガラス等の絶縁性を有する部材１７７と、金属等の導体で形成された部材１７８で構成し、前記配線対９０の片側線（伝送線９２）を配線１７９で部材１７８と接続し、部材１７８を金属筐体８７と配線１８０で電気的に接続している。
【００５４】
このような発明の実施の形態でも図６の発明の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５５】
図１１は本発明に係る無電極放電灯装置の第６の実施の形態を示すブロック図であり、図６の発明の実施の形態と同様の構成要素には同じ符号を付して説明を省略している。
【００５６】
図１１において、光化学処理装置１９０は、外管１９６をガラス等の絶縁性を有する部材１９７と、金属等の導体で形成された部材１９８で構成し、前記配線対９０の片側線（伝送線９２）を配線１９９で部材１９８と接続している。部材１９８は、延設部２００により金属筐体８７と電気的に接続している。
【００５７】
このような発明の実施の形態でも図６の発明の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５８】
尚、図１に示した発明の実施の形態は、光化学処理装置以外の装置、例えば照明装置に適用でできる。この場合、照明装置は、図１に記載の無電極放電灯点灯装置と、この無電極放電灯点灯装置の励起コイルの磁界による電界を利用して点灯する無電極放電灯と、少なくとも一部が光を透過する部材で形成され、前記無電極放電灯、及びこの無電極放電灯に巻付けられる励起コイルを収納する外管で構成すればよい。また、図１無いし図６に示した発明の実施の形態では、並列に接続する配線対を２本または３本設けたが、並列に接続する配線対を４本以上設けても良い。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、高い出力を得る場合にも整合回路と励起コイルを接続する配線対の溶融を防止でき、十分な信頼性を確保できる。また、励起コイルへの高周波電力伝達動作に関して、処理媒体が大きな影響を与えるのを防止できるので、高周波感電やノイズの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無電極放電灯点灯装置の第１の実施の形態を示す回路図。
【図２】図１の発明の実施の形態の変形例を示す回路図。
【図３】本発明に係る無電極放電灯点灯装置の第２の実施の形態を示す回路図。
【図4】  図３の無電極放電灯点灯装置を用いた光化学処理装置を示す側面から見た断面図。
【図５】  図３の無電極放電灯点灯装置を用いた光化学処理装置を示す正面から見た断面図。
【図６】本発明に係る無電極放電灯装置の第３の実施の形態を示すブロック図。
【図７】図６の発明の実施の形態の第１の変形例を示す回路図。
【図８】図６の発明の実施の形態の第２の変形例を示す回路図。
【図９】本発明に係る無電極放電灯装置の第４の実施の形態を示すブロック図。
【図１０】本発明に係る無電極放電灯装置の第５の実施の形態を示すブロック図。
【図１１】本発明に係る無電極放電灯装置の第６の実施の形態を示すブロック図。
【符号の説明】
１０    高周波電源
１３    整合回路
２１，２２，２３    同軸ケーブル
２４    励起コイル
２５    無電極放電灯
【図１】
0004049856.tif 000002
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0004049856.tif 000011
【図１１】
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