JP6871038B2 - Discharge lamp, ozone generator and ozone generation method - Google Patents
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Description
本発明は、エキシマランプなどの放電ランプに関し、特に、オゾン生成装置に最適なランプ構成に関する。 The present invention relates to a discharge lamp such as an excimer lamp, and more particularly to a lamp configuration optimal for an ozone generator.
エキシマランプでは、放電容器の外表面などに電極対を配置し、放電容器内に希ガスなどを封入する、電極間に電圧を印加させることで誘電体バリア放電が生じ、放電容器からランプ外に向けて紫外線を放射する。紫外線照射によって生じるオゾンは、殺菌能力(酸化力)があるため、脱臭装置、殺菌/除菌装置などの光源としてエキシマランプを使用することができる。 In excimer lamps, electrode pairs are placed on the outer surface of the discharge container, and rare gas is sealed in the discharge container. By applying a voltage between the electrodes, dielectric barrier discharge occurs, and the discharge container moves out of the lamp. It emits ultraviolet rays toward it. Since ozone generated by ultraviolet irradiation has a sterilizing ability (oxidizing power), an excimer lamp can be used as a light source for a deodorizing device, a sterilizing / sterilizing device, and the like.
例えば、2つのエキシマランプを容器内に配置し、第1のエキシマランプから紫外線を照射してオゾンを生成させるとともに、第2のエキシマランプから異なる波長の紫外線を照射することで、活性酸素を生成する(特許文献1参照)。 For example, two excimer lamps are placed in a container, and the first excimer lamp irradiates ultraviolet rays to generate ozone, and the second excimer lamp irradiates ultraviolet rays of different wavelengths to generate active oxygen. (See Patent Document 1).
殺菌、脱臭などを行う場合、殺菌、脱臭など効果が必要な範囲に応じて最小限の量(濃度)のオゾンを生成すればよい。したがって、脱臭、殺菌などの対象物によって、生成されるオゾン量(濃度)を変更できるオゾン生成装置が望まれる。しかしながら、生成されるオゾン量(濃度)を変更させるためには、複雑なランプ点滅制御回路が必要となるため、オゾン生成装置を小型化することができない。 When sterilizing, deodorizing, etc., the minimum amount (concentration) of ozone may be generated according to the range in which the effects such as sterilization and deodorizing are required. Therefore, an ozone generator capable of changing the amount (concentration) of ozone generated depending on an object such as deodorization or sterilization is desired. However, in order to change the amount (concentration) of ozone generated, a complicated lamp blinking control circuit is required, so that the ozone generation device cannot be miniaturized.
したがって、生成されるオゾン量(濃度)が異なるオゾン生成装置にも適用でき、簡素な構成で汎用性のある小型のエキシマランプなどの放電ランプが求められる。 Therefore, a discharge lamp such as a small excimer lamp, which can be applied to ozone generators having different amounts (concentrations) of ozone generated and has a simple configuration and is versatile, is required.
本発明の放電ランプは、放電ガスが封入された筒状の放電容器と、放電容器の径方向に沿って対向し、放電容器の外表面に沿って配置される一対の電極とを備える。例えば、放電ガスが、0.1kPa〜20kPaの範囲内に定められた希ガスであり、放電容器の外径が、3mm〜10mmの範囲に定めることができる。 The discharge lamp of the present invention includes a tubular discharge container filled with discharge gas and a pair of electrodes facing each other along the radial direction of the discharge container and arranged along the outer surface of the discharge container. For example, the discharge gas is a rare gas defined in the range of 0.1 kPa to 20 kPa, and the outer diameter of the discharge container can be defined in the range of 3 mm to 10 mm.
本発明では、放電容器の外表面が、放電容器内において局所的に生じた放電から放射された紫外線が放電容器の外部に照射されるように、一対の電極に対して接している。ここで、「局所的に生じた放電」とは、径方向に関して、中心軸以外の放電容器との接触部分付近などに偏った放電を示す。 In the present invention, the outer surface of the discharge container is in contact with the pair of electrodes so that the ultraviolet rays radiated from the discharge locally generated in the discharge container are irradiated to the outside of the discharge container. Here, the “locally generated discharge” refers to a discharge that is biased toward a portion other than the central axis in contact with the discharge container in the radial direction.
例えば、一対の電極の少なくとも一方の電極が、放電容器の軸方向もしくは径方向に関して偏って強い放電が生じる空間領域に対向する位置に配置されている。また、一対の電極が、放電容器の外周面に対して軸方向に線接触または点接触により把持されるようにし、放電容器を交換可能にすることができる。 For example, at least one of the pair of electrodes is arranged at a position facing a spatial region in which a strong discharge is biased in the axial direction or the radial direction of the discharge container. Further, the pair of electrodes can be gripped by line contact or point contact in the axial direction with respect to the outer peripheral surface of the discharge container, so that the discharge container can be exchanged.
本発明の他の態様におけるオゾン生成装置は、放電ガスが封入された筒状の放電容器を備え、放電容器の軸方向長さに応じて、放電容器内において局所的に生じた放電から放射される紫外線によるオゾンが生成される。例えば、放電容器の径方向に沿って対向する一対の電極が、放電容器の外表面に沿って配置され、放電容器の外表面が一対の電極に対して接している軸方向長さに応じて、オゾンが生成される。 The ozone generator according to another aspect of the present invention includes a tubular discharge container filled with discharge gas, and is radiated from a locally generated discharge in the discharge container according to the axial length of the discharge container. Ozone is generated by the ultraviolet rays. For example, a pair of electrodes facing each other along the radial direction of the discharge container are arranged along the outer surface of the discharge container, depending on the axial length in which the outer surface of the discharge container is in contact with the pair of electrodes. , Ozone is generated.
本発明の他の態様におけるオゾン生成方法は、放電ガスが封入された筒状の放電容器の径方向に沿って対向する一対の電極を、放電容器の外表面に対して接するように配置させ、一対の電極の間に高周波電圧を印加することで、一対の電極が対向する軸方向長さに応じて、放電容器内において生じた放電から放射された紫外線を放電容器の外部に照射してオゾンを生成する。 In another aspect of the present invention, in the ozone generation method, a pair of electrodes facing each other along the radial direction of a tubular discharge container filled with a discharge gas are arranged so as to be in contact with the outer surface of the discharge container. By applying a high-frequency voltage between the pair of electrodes, the ultraviolet rays radiated from the discharge generated in the discharge vessel are irradiated to the outside of the discharge vessel according to the axial length of the pair of electrodes facing each other, and ozone is applied. To generate.
本発明によれば、小型のオゾン生成装置に最適なランプ構成を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optimum lamp configuration for a small ozone generator.
以下では、図面を参照して本発明の実施形態である放電ランプについて説明する。 Hereinafter, the discharge lamp according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、放電ランプの概略的側面図である。図2は、放電ランプの端部側から見た概略的正面図である。図3は、図2のラインA−A’に沿った放電ランプの概略的断面図である。 FIG. 1 is a schematic side view of a discharge lamp. FIG. 2 is a schematic front view seen from the end side of the discharge lamp. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the discharge lamp along the lines AA'of FIG.
放電ランプ10は、内部に放電空間Sを形成し、石英ガラスなどで成形される筒状の放電容器20を備え、その両端部20T1、20T2の間に一対の電極30、40が設けられている。一対の電極30、40は、放電容器の軸方向Xに沿って放電容器20の略全体に渡って延びており、互いに極性が異なる。図1に示すように、一対の電極30、40は同じ形状であり、径方向に対向配置されており、放電容器20と線接触している。
The
放電ランプ10は、ここでは細径の放電容器を備えたエキシマランプとして構成されており、放電容器20の外径Dは、3mm〜10mmの範囲、放電容器の軸方向長さWは、10mm以上の範囲に、それぞれ設定することが可能である。
The
放電容器20の放電空間Sには、キセノンガス1Torr〜150Torr(0.1kPa〜30kPa、更に好ましくは7kPa〜20kPa)が封入されている。一対の電極30、40には、直流電源部(図示せず)と接続される一対の導線(図示せず)が接続されており、一対の電極30、40間には高周波(1kHz〜500kHz、更に好ましくは1kHz〜100kHzの範囲であり、例えば60kHz)の高電圧(5kV〜10kV)が印加される。放電容器20は、一対の電極30、40により把持されているが、図示しない保持部材によって保持してもよい。
The discharge space S of the
図2に示すように、一対の電極30、40は、それぞれ平板状電極として構成されており、図示しない保持部材によって保持されている。また、一対の電極30、40は、放電容器20の外周面20Sと接触部L1、L2において線接触して、放電容器の軸方向Xを通る対称軸Yにより対称的に配置している。放電容器20と一対の電極30、40とが接触しない部分には、隙間50が形成されている。なお、図2では、放電容器20の肉厚部分を省略しているが、肉厚については、0.2mm〜4mmの範囲(例えば1.5mm)に定めることができる。
As shown in FIG. 2, each of the pair of
このような一対の電極30、40に対して電圧を印加すると、放電容器20内において誘電体バリア放電が生じ、紫外線が放電容器20の外部へ向けて放射される。接触部Lに電界が集中し、放電容器20内の接触部L付近において局所的に強い放電が生じ、放射される紫外線の照度が高い。一方、放電容器20内の一対の電極30、40の対称軸Y付近(電極30、40の間の中央付近)では、放射される紫外線の照度が低い(放電が弱い)。一対の電極30、40と放電容器20との間に形成された隙間50は、放電しない絶縁空間領域となる。また、一対の電極30、40が放電容器20と線接触しているため、気体の流入、オゾンの流出が容易となり、放電容器20の外周面付近においてオゾンが生成される。
When a voltage is applied to such a pair of
図3は、図2のラインA−A’に沿った放電ランプの概略的断面図である。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the discharge lamp along the lines AA'of FIG.
図3に示すように、一対の電極30、40の対称軸Yを通る中心軸X付近の空間領域においては、微弱な放電CCが生じる。一方、一対の電極30、40と接触している接触部L付近の空間領域では、強い放電CCが生じる。放電容器20内において、放電状態が電極30、40付近の空間領域と、電極30、40の間の中央となる対称軸Y付近の空間領域との間で相違して、放電が放電容器20の両則面側(電極側)に偏っていることにより、局所的な放電が放電容器20内において生じる。
As shown in FIG. 3, a weak discharge CC occurs in the spatial region near the central axis X passing through the symmetry axis Y of the pair of
放電容器20内において、一対の電極30、40が対向して把持している軸方向範囲で放電が生じるので、放電容器20の軸方向長さを選択することで、放電容器20内において局所的に生じた放電から放射される紫外線の照射範囲(オゾンの生成量)が調整可能である。例えば、一対の電極30、40が対向している範囲よりも両端部20T1、20T2の長さが軸方向に短い放電容器を取付ける(把持する)ことで、紫外線の照射範囲(オゾンの生成量)は小さくなる。それに対して、放電容器を軸方向に長くすることで、紫外線の照射範囲(オゾンの生成量)を大きくすることができる。この他に、内径や外径が異なる放電容器としてもよく、放電容器に封入されたガスの種類(混合比)や量(圧力)を変更することで、オゾンの生成量(濃度)を調整してもよい。
In the
一対の電極30、40が放電容器20に対して線接触であるため、放電容器の交換は容易であり、仕様(形状や封入ガス圧等)が異なる放電容器と交換することで紫外線の照射範囲(オゾンの生成量)を変更することができる。
Since the pair of
このように本実施形態によれば、放電容器20を備えた放電ランプ10において、放電容器20が一対の電極30、40に接する軸方向長さに応じて、放電容器20内において局所的な放電が生じて、紫外線が照射される範囲を調整することができる。これにより、簡単な構成でありながら、生成されるオゾン量(濃度)を容易に変更することできる。
As described above, according to the present embodiment, in the
なお、本実施形態においては、電極対を平板状の導電部材としているが、断面V字状や半円状の電極であってもよく、放電容器と線接触または点接触させて、紫外線の照射範囲(オゾンの生成量)を変更することが可能である。 In the present embodiment, the electrode pair is a flat conductive member, but the electrode may have a V-shaped cross section or a semicircular cross section, and is irradiated with ultraviolet rays by making line contact or point contact with the discharge container. It is possible to change the range (amount of ozone produced).
10 放電ランプ
20 放電容器
30 電極
40 電極
50 隙間(空間)
10
Claims (7)
前記放電容器の径方向に沿って対向し、前記放電容器の外表面に沿って配置される一対の電極とを備え、
前記一対の電極が、前記放電容器の外周面に対して軸方向に線接触または点接触していることを特徴とする放電ランプ。 A tubular discharge container filled with discharge gas and
A pair of electrodes facing each other along the radial direction of the discharge vessel and arranged along the outer surface of the discharge vessel.
A discharge lamp in which the pair of electrodes are in line contact or point contact in the axial direction with respect to the outer peripheral surface of the discharge container.
前記放電容器の外径が、3mm〜10mmの範囲であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の放電ランプ。 The discharge gas is a rare gas defined in the range of 0.1 kPa to 20 kPa.
The outer diameter of the discharge vessel, discharge electric lamp according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in the range of 3 mm to 10 mm.
前記放電容器の径方向に沿って対向し、前記放電容器の外表面に沿って配置される一対の電極とを備え、
前記一対の電極が、前記放電容器の外周面に対して軸方向に線接触または点接触し、
前記放電容器内において局所的に生じた放電から放射される紫外線によりオゾンが生成されることを特徴とするオゾン生成装置。 A tubular discharge container filled with discharge gas and
It comprises a pair of electrodes that face each other along the radial direction of the discharge vessel and are arranged along the outer surface of the discharge vessel .
The pair of electrodes make axial line contact or point contact with the outer peripheral surface of the discharge container.
Ozone generating apparatus characterized by ozone Ri by the ultraviolet rays emitted from the locally resulting discharge is generated in the discharge vessel.
前記一対の電極の間に高周波電圧を印加することで、前記放電容器の外表面が前記一対の電極に対して線接触している軸方向長さに応じて、前記放電容器内において生じた放電から放射された紫外線を前記放電容器の外部に照射してオゾンを生成することを特徴とするオゾン生成方法。
A pair of electrodes facing each other along the radial direction of the tubular discharge container filled with the discharge gas are arranged so as to make linear contact with the outer surface of the discharge container in the axial direction.
By applying a high-frequency voltage between the pair of electrodes, the discharge generated in the discharge container depends on the axial length in which the outer surface of the discharge container is in line contact with the pair of electrodes. A method for generating ozone, which comprises irradiating the outside of the discharge container with ultraviolet rays emitted from the discharge container to generate ozone.
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