(57)【要約】      （修正有）【課題】幅広い被処理水に対しても紫外線強度を極力低下させない低圧水銀ランプを提供する。【解決手段】円筒状の石英製発光管１内に水銀、始動用バッファーガスの他に少なくともアマルガムを封入したアマルガム形低圧水銀ランプにおいて、発光管１の一部の内径もしくは内径および外径の両方が、全周に渡って帯状に大きく（太く）なっている発光管の内壁部位４に、インジウムアマルガムが溶着されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の石英製発光管内に水銀、始動用バッファーガスの他に少なくともインジウムアマルガムを封入したアマルガム形低圧水銀ランプにおいて、前記発光管の一部の内径が、全周に渡って帯状に大きく（太く）なっている内壁部位に、前記インジウムアマルガムが溶着されていることを特徴とする低圧水銀ランプ。
【請求項２】
円筒状の石英製発光管内に水銀、始動用バッファーガスの他に少なくともインジウムアマルガムを封入したアマルガム形低圧水銀ランプにおいて、前記発光管の一部の内径に、少なくとも２箇所で全周に渡って内側に盛り上がった突起部分が、お互いに近い位置に形成され、前記突起部分に囲まれた前記発光管内壁に前記インジウムアマルガムが溶着されていることを特徴とする低圧水銀ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流水殺菌等に用いられる低圧水銀ランプに関するものである。特に上水で使用する殺菌用の低圧水銀ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
出力される紫外線を利用する低圧水銀ランプは紫外線透過率に優れた石英ガラスを封体に用い、その両端に一対の電極を設置するとともに、この石英封体内に希ガスと水銀を封入して構成され、殺菌に有効な２５４nmや１８５nmの波長を主に効率よく出力することを特徴とするランプである。
【０００３】
一般に低圧水銀ランプは発光管の最冷部温度を４０℃にすることで水銀蒸気圧をコントロールし、２５４ｎｍの波長の出力が最大となることが知られている。また、水殺菌に用いられる低圧水銀ランプは、水温が１０℃から３０℃の水を対象としている事が多い。このような場合、被処理水の温度が被処理水の流れるジャケットと接する口金を通して最冷部に伝わり最冷部温度を４０℃になるよう調整されていた。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００７−２８７５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
被処理水の流れるジャケットは径の異なる外管と内管から成る二重の石英管から構成され、その外管と内管の間を被処理水が流れる構造となっている。低圧水銀ランプはジャケットの内管となる石英管に覆われる形で中心部に配置されている。低圧水銀ランプにおいて紫外線出力は同ランプの最冷部温度に大きく関り、ランプ自体は口金を通して被処理水の流れるジャケットの内管の外壁側面に接触しており、そのジャケットの温度はランプ自体の発熱及びジャケット内を流れる処理水の温度に大きく左右される。上水の紫外線の殺菌対象の処理水の温度は約１０℃から３０℃であるため、従来の低圧水銀ランプでは処理水の温度である約１０℃から３０℃の幅広い水温領域に照度ピークを保つことができず、照度が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
つまり、上水で使用される水温は１０℃から３０℃と幅広く従来のようにある水温に照度ピークを持つ山なりの特性を持つ低圧水銀ランプでは、都度使用水温に合わせたランプを開発する等で対応するしかない為水温１０℃から３０℃の範囲において照度の変動を極力抑えた低圧水銀ランプが求められている。
本発明は上記課題を解決し、１０℃から３０℃と幅広い被処理水に対しても紫外線強度を極力低下させない低圧水銀ランプを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
円筒状の石英製発光管内に水銀、始動用バッファーガスの他に少なくともインジウムアマルガムを封入したアマルガム形低圧水銀ランプにおいて、前記発光管の一部の内径もしくは内径および外径の両方が、全周に渡って帯状に大きく（太く）なっている発光管の内壁部位に、前記インジウムアマルガムが溶着されていることを特徴とする低圧水銀ランプである。
【０００７】
また、円筒状の石英製発光管内に水銀、始動用バッファーガスの他に少なくともインジウムアマルガムを封入したアマルガム形低圧水銀ランプにおいて、前記発光管の一部の内径に、少なくとも２箇所で全周に渡って発光管外側に盛り上がった突起部分が、お互いに近い位置に形成され、前記突起部分に囲まれた前記発光管内壁に前記インジウムアマルガムを封入したアマルガムが溶着されていることを特徴とする低圧水銀ランプとすることにより、該低圧水銀ランプを覆うようにしてなる透光性を有するジャケットによる流水環境下において、十分に冷却され、適度な温度に保たれる構造となっていることを特徴とする。
なお、前記発光管内径の大きな部分の幅は、石英管の内径が１３ｍｍ、外形１５ｍｍであるため１６〜１７ｍｍ程度となる。もしくはベース外形寸法以下の太さが望ましい。
また、その位置は、少なくとも１箇所、前記発光管を長さ方向に３等分した中央部に該当する位置、つまり、口金から遠い部分の領域に設けられることが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
発光管に封入された水銀アマルガムの位置を特定された場所に留める構造を持つ石英管構造とすることにより、その位置をランプの最冷部の温度として保持することにより、１０℃から３０℃の水温域において、ランプの紫外線強度を低下させずに保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の最良の形態を、以下に実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
本発明の低圧水銀ランプを図に基づいて説明する。図１は本発明の低圧水銀ランプの概略図であり１は発光管、２は口金、３は電極マウント、４はアマルガム溶着するための発光管内径の大きな部分を示す。これらをジャケット５内に収容しジャケット５内面に口金２が接しており、発光管１を支えている。低圧水銀ランプ殺菌装置内にジャケット５を配置し、装置内に被処理水を流し殺菌する。
【００１１】
図１におけるそれぞれの寸法は、外径１５ｍｍ、全長１５６０ｍｍ、電極間距離１４５０ｍｍであり、管壁の肉厚が略均一な発光管となっており、前記発光管の両端部の石英シール部に、図２に示す口金の６のスリット部分を嵌め込み接着剤で固定する。低圧水銀ランプは口金太径部７の外周部の一部とジャケット内面が接し、ジャケット内に配置される。ジャケット５に接する口金図２の円盤の端面は曲面としジャケットと接する面積を少なくする構造とする。
本発明のランプはランプ電力１６０Wでありアマルガムとしてインジウム２４０ｍｇ、水銀１００ｍｇ封入したアマルガムランプである。
【００１２】
このように構成した低圧水銀ランプを定格電力１６０Ｗで点灯させる。実験で紫外線測定をしやすくさせる為、図３に示すようにジャケットは二重管とし、二重管の間に水を流し（８に示された部分）、水温を１０℃から７０℃まで変化させ低圧水銀ランプ９から３ｍ離した所に照度計を設置し、２５４nm照度を測定した。比較として図４に示す従来構造でアマルガムを使用しない低圧水銀ランプをジャケット内に設置し、上記と同様の実験を行い、２５４ｎｍの紫外線強度を測定した結果を図５に示す。
【００１３】
図５において、従来の低圧水銀ランプと本発明のごとく最冷部となるべき構造を設けた低圧水銀ランプの２５４ｎｍの紫外線強度を比較すると、本発明のランプでは水温１０℃から３０℃において比較的フラットな特性に対し、従来の低圧水銀ランプは１０℃をピークに３０℃では約２割照度紫外線強度が低い値となった。
【実施例２】
【００１４】
また前記発光管外側に向けて突起を設ける構造の他に、発光管内側に盛り上がった構造とし、その盛り上がった構造の間にインジウムアマルガムを溶着する構造を有する例を図６に示す。なお、前記突起部分の高さは、発光管内径の１／３以下の寸法が望ましい。また、その設置場所は、前記発光管を長さ方向に３等分した中央部側、つまり、口金に遠い部分の領域に設けられることが望ましい。
【００１５】
実施例２は発光管内側に突起を設ける構造１０であり、突起部に囲まれた領域内にインジウムアマルガムを溶着する構造である。本構造にて紫外線強度を測定した結果は図５に示した結果とほぼ同様であり、図１の構造のランプとほぼ同様な特性となった。
【００１６】
先にも述べたが、従来の低圧水銀ランプ（比較用水銀ランプ）は１０℃をピークに３０℃では約２割程度紫外線強度が低い値となった。これは、通常２５４ｎｍが最大となるのは最冷部温度が４０℃付近の時であるが従来の構成では被処理水の影響で最冷部温度が４０℃を下回ってしまったためと考えられる。つまり、ジャケットに接して冷却された口金の影響を受け、最冷部温度は４０℃以下に冷却され、２５４ｎｍの紫外線強度が減衰してしまっていた。
【００１７】
一方本発明の構成では、フィラメントの熱により発光管端部の温度を上げ発光管に設置した内径が大きくなっている部分、もしくは、発光管内側に盛り上がった突起部分に囲まれた部分を最冷部とする。つまり、前記両者の最冷部にアマルガムを溶着させる構造となっており、アマルガムが外部温度の影響を受けにくい位置に保たれているため最冷部温度は４０℃付近で安定し水温１０℃から３０℃の範囲内において２５４ｎｍ照度が比較的フラットな特性となっている。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、紫外線ランプを用いた流水殺菌装置、紫外線酸化用装置などに用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願の実施例１のランプ構造を示す概略図
【図２】口金の構造を示す概念図
【図３】図１の一部拡大図
【図４】従来構造の低圧水銀ランプの概念図
【図５】２５４ｎｍの紫外線強度を測定した結果のグラフ
【図６】本願の実施例２のランプ構造を示す概略図
【符号の説明】
【００２０】
１・・・発光管
２・・・口金
３・・・電極マウント
４・・・発光管太径部
５・・・ジャケット
６・・・口金スリット部
７・・・口金太径部
８・・・ジャケット内の水流領域
９・・・発光管
１０・・発光管内突起部
【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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