(57)【要約】【課題】紫外線歪の発生を抑えた長寿命な紫外線ランプを提供する。【解決手段】ＺｒＯ２とＳｉＯ２から構成された膜体１と、ＴｉＯ２を含有したオゾンレス石英材からなる気密容器２と、リード線４と、電極５，６と、電極保持部７と、端部８と、放電媒体となる希ガス９と、を備える。膜体１およびＴｉＯ２により、気密容器２の内壁にて真空紫外線をカットし、石英ガラスへ到達する紫外線をカットする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線透過特性を有する管状の気密容器内に封入した希ガス内に放電して紫外線を発生させる紫外線ランプにおいて、
前記気密容器の内表面にＺｒＯ２とＳｉＯ２から構成された膜体を備えることを特徴とする紫外線ランプ。
【請求項２】
紫外線透過特性を有する管状の気密容器内に封入した希ガス内に放電して紫外線を発生させる紫外線ランプにおいて、
前記気密容器の端部に設けられた封止部にのみＺｒＯ２とＳｉＯ２から構成された膜体を備えることを特徴とする紫外線ランプ。
【請求項３】
前記気密容器は、
ＴｉＯ２を含有していることを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密容器の内表面に膜体を備えた紫外線ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来において、紫外線ランプとして誘電体バリヤ放電を利用した誘電体バリヤ放電ランプが種々提案されている。この放電ランプは、キセノンなどの希ガスあるいは、キセノン又はクリプトンなどの希ガス、希ガス及び塩素などの混合ガスを放電させ、単色光に近い光の放射を行うランプである（非特許文献、特許文献１、２参照）。
【非特許文献１】U,Kogelschatz “Silent-discharge driven excimer UV sources and their applications”
【特許文献１】特開平７−２７２６９２号公報
【特許文献２】特開平７−２２０６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来のランプにおいては自身が放射する紫外線による影響で、ランプを構成する気密容器に紫外線歪が発生し、ランプの設計寿命中における破損を引き起こし、交換する必要が生じてしまう可能性があった。
【０００４】
本発明の目的は、上記に鑑みてなされたものであり、紫外線歪の発生を抑えた長寿命な紫外線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】
【０００５】
本発明に係る紫外線ランプは、紫外線透過特性を有する管状の気密容器内に封入した希ガス内に放電して紫外線を発生させる紫外線ランプにおいて、前記気密容器の内表面にＺｒＯ２とＳｉＯ２から構成された膜体を備える。
【０００６】
また、請求項２に記載の本発明は、紫外線透過特性を有する管状の気密容器内に封入した希ガス内に放電して紫外線を発生させる紫外線ランプにおいて、前記気密容器の端部に設けられた封止部にのみＺｒＯ２とＳｉＯ２から構成された膜体を備える。
【０００７】
また、請求項３に記載の本発明は、請求項１または２において、前記気密容器は、ＴｉＯ２を含有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、紫外線歪の発生を抑えた長寿命な紫外線ランプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１には、本発明の紫外線ランプを説明するための構成図を示している。この図１には、紫外線ランプ１０と、ＺｒＯ２とＳｉＯ２の固溶体を焼成形成した膜体１と、ＴｉＯ２を含有したオゾンレス石英材からなる気密容器２と、リード線４と、電極５，６と、電極保持部７と、端部８と、放電媒体となる希ガス９と、が示されている。
【００１０】
図１に示す紫外線ランプ１０は、略Ｕ字型に曲げて形成された円筒状の気密容器２によりその本体が形成されており、この気密容器２は紫外線透過性を有している。気密容器２はたとえばオゾンレス石英材などの石英ガラスを用いて製作されている。また、気密容器２を構成するオゾンレス石英材にはＴｉＯｓ（酸化チタン）を含有させてあり、１４０nm〜１６０nm程度の波長からなる紫外線により気密容器２に生じる紫外線クラックの発生をＴｉＯ２によって防止している。なお、このＴｉＯ２の含有は必ずしも実施する必要はなく、必要に応じて含有／非含有を適宜に選択してもよい。
【００１１】
また、気密容器２の内部には放電媒体として希ガス９が封入されており、放電により紫外線が放射される。この放電は電極５、６によって行われ、電極５，６はこの放電に耐えられるようにニッケル、タングステン、モリブデンなどの耐火性金属やステンレス、チタン等の金属によって構成されている。希ガス９は、発光に寄与しないものであれば特定の媒体に限定されるものではなく、例えばキセノン、アルゴン、ヘリウム等の希ガスやＸｅＣｌ、ＫｒＣｌなどの希ガスハロゲン化物などを用いることができる。
【００１２】
また、膜体１は気密容器２の内壁表面に成膜されており、ＺｒＯ２−ＳｉＯ２からなる多層塗りの膜を形成している。なお、膜厚は成膜工程におけるＺｒＯ２−ＳｉＯ２固溶体へ気密容器２を浸漬して引き上げた際の表面張力に依存している。なお、この膜厚は必要に応じて所定の膜厚にて形成しても良く、膜厚のコントロールの方法としては、複数回の膜生成工程を繰り返して多層の膜とすることによりコントロールが可能である。また、膜厚の設定の一例としては、０．１μｍ〜１．０μｍ程度の範囲以内にコントロールされることが好ましい。
【００１３】
そして、この膜体１により、気密容器２の内壁にて１４０nm〜１６０nm程度の波長からなる紫外線をカットし、もって石英ガラスへ到達する紫外線をカットして、石英ガラスに紫外線歪が生じることを防止している。
【００１４】
そして以上の構成による紫外線ランプの具体例としては、例えば図１に示すようにＴｉＯ２を含んだ石英ガラスを用いて気密容器２を製作し、気密容器２の内部空間には１００ｍｇの水銀と０．５torrのアルゴンを封入する。気密容器２の内壁表面にはＺｒＯ２−ＳｉＯ２からなる膜体２が多層塗りにより成膜されている。成膜工程としては、ＺｒＯ２−ＳｉＯ２の固溶体へ密封前の気密容器２を浸漬して内壁にＺｒＯ２−ＳｉＯ２を塗布し、その後に１１００℃の高温下にて焼成させる。これによりＺｒＯ２−ＳｉＯ２が気密容器２の母材石英と結着して成膜が完了する。
【００１５】
次の図２には、ＺｒＯ２−ＳｉＯ２を気密容器の内壁に成膜する工程を説明するための説明図を示している。
【００１６】
この図２（ａ）において、端部を封止前の気密容器２が示されている。端部は未だ封止されておらず、この管内の内壁へ膜体１が塗布されている。この膜体１の塗布はＺｒＯ２−ＳｉＯ２の固溶体へ気密容器２の封止前の開放された菅端部を浸漬して引き上げることにより行われる。気密容器２の外壁表面には図示しないマスキング材などを塗布しておき、ＺｒＯ２−ＳｉＯ２の固溶体が付着しないようにしている。ＺｒＯ２−ＳｉＯ２を成膜させるために１１００℃で加熱して膜体１を焼成する。
【００１７】
次に図２（ｂ）において、リード線４を気密容器２の管内へ配置し、電極保持部７により所定位置に保持する。そして、図２（ｃ）に示すように、気密容器２の開放端部を加熱して石英ガラスを溶融させて封止する。加熱部分は図２（ｃ）中に示す一点鎖線Ｈの範囲であり、この部分を局所的に加熱して石英ガラスを溶融させて封止する。そして図２（ｄ）に封止後の気密容器２の端部を示す。リード線４は気密容器２の溶融した端部ガラス内にて密着して固定されている。膜体１は気密容器２の端部８にまで成膜されている。
【００１８】
また、端部８の部分のみに膜体１を形成するようにしても良い。この場合はＺｒＯ２−ＳｉＯ２の固溶体を端部８となる管内の内壁部分のみに浸漬して塗布する。このようにすれば、特に紫外線歪の発生が多い端部８周辺での紫外線歪の発生を抑制することができる。このようにして波長が１８５nmもしくは２５４nmの紫外線（殺菌線）を放射するための低圧水銀ランプ（紫外線ランプ１０）を製作する。
【００１９】
このようにして製作された低圧水銀ランプと従来技術による低圧水銀ランプとを同条件で比較し、両者の気密容器２を構成する石英ガラスに紫外線歪が生じる変化を示したグラフを図３に示す。この図３において、実線Ｒで示されるのは本発明の紫外線ランプの石英ガラスに生じる紫外線歪の発生時間特性を示し、一方、破線Ｑで示されるのは従来技術による紫外線ランプの石英ガラスに生じる紫外線歪の発生時間特性を示している。なお、従来技術による紫外線ランプの石英ガラスにはＴｉＯ２は含まれておらず、ＺｒＯ２−ＳｉＯ２の膜体１も備えていない。
【００２０】
この図３において、本願発明の紫外線ランプは、実線Ｒに示すように点灯時間が２００００時間付近までの期間において、点灯時間に比例して石英ガラスに４０ｋｇ／ｃｍ２程度までの応力歪が生じるものの、その後点灯時間が５００００時間に至るまで６０ｋｇ／ｃｍ２程度までの応力歪の発生で安定している。応力歪の発生が少ないことから、気密容器２を構成する石英ガラスに紫外線クラックが生じる可能性も低く抑えることができ、紫外線ランプの設計寿命の範囲内での気密容器２の破損を防止することができる。一方、点線Ｑに示すように膜体１とＴｉＯ２を含まない石英ガラスによる気密容器からなる紫外線ランプの場合は、点灯開始からの点灯時間に応じて石英ガラスに生じる応力歪も増加していく。例えば点灯時間が２００００時間付近では約９０ｋｇ／ｃｍ２の応力歪に達し、５００００時間付近では１４０ｋｇ／ｃｍ２もの応力歪が生じている。
【００２１】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、紫外線歪の発生を抑えた長寿命な紫外線ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の紫外線ランプの実施の形態に係る構成図を示す。
【図２】本発明の紫外線ランプの実施の形態における端部製作の工程を説明するための説明図を示す。
【図３】紫外線による石英ガラスの歪を説明するためのグラフを示す。
【符号の説明】
【００２３】
１…膜体
２…気密容器
４…リード線
５、６…電極
７…電極保持部
８…端部
９…希ガス
１０…紫外線ランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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