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JP4280866B2 - Flash lamp and its electrode unit - Google Patents
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Description

本発明は、光パルスによる紫外線殺菌の光源や固体レーザー励起用光源、あるいは瞬間的な加熱装置等として利用されるフラッシュランプとそれに用いる電極ユニットに関する。 The present invention relates to a flash lamp used as a light source for ultraviolet sterilization using light pulses, a light source for exciting a solid laser, or an instantaneous heating device, and an electrode unit used therefor.

紫外線殺菌の光源としては、殺菌に有効とされる波長254nmの紫外線を効率良く放射し、ランプ寿命も長い低圧水銀ランプが一般的に使用されているが、該ランプは、紫外線出力が低いために短時間で大量の被処理物を殺菌処理することができず、また、高出力を得ようとすればランプの使用本数を多くしなければならないので、その設置スペースが大きくなり、更に、被処理物の光透過率が低い場合や、菌が高濃度で存在して被処理物の表面等に重なり合って付着している場合、菌がバイオフィルムを生成してその中に潜んでいる場合、あるいは厚い皮膜で覆われた芽胞菌等のように紫外線の被照射耐性が高い菌の場合には、滅菌レベル(99.9999%以上の殺菌)の殺菌効果を得ることができないという欠点があった。 As a light source for ultraviolet sterilization, a low-pressure mercury lamp that efficiently emits ultraviolet light having a wavelength of 254 nm, which is effective for sterilization, and has a long lamp life is generally used. A large amount of objects to be treated cannot be sterilized in a short time, and if a high output is to be obtained, the number of lamps to be used must be increased. When the light transmittance of an object is low, or when bacteria are present at a high concentration and adhere to the surface of the object to be treated, etc., or when the bacteria generate a biofilm and lurk in it, or In the case of bacteria having a high resistance to irradiation with ultraviolet rays, such as spore bacteria covered with a thick film, there is a drawback that a sterilization effect (sterilization of 99.9999% or more) cannot be obtained.

このため、加熱殺菌に適さない食品、飲料、医薬品等やその容器、包装資材等の殺菌処理は、薬液を用いて行なうのが一般的であるが、薬液を使用すると、殺菌処理した被処理物の表面に付着残存する薬液を洗浄除去しなければならないので、被処理物を無菌水で洗浄する洗浄設備や、その無菌水を作って供給する給水設備、使用済みの薬液が含まれた排水を無害化する排水処理設備等が必要となり、それらの設備費やランニングコストが嵩むと同時に、設備の設置スペースも著しく大きくなるという問題があった。また、近時は、世界的な環境保全運動の高まりに伴って、薬液を使用しない無公害な殺菌処理技術の開発が待望されている。 For this reason, sterilization of foods, beverages, pharmaceuticals, etc., containers and packaging materials that are not suitable for heat sterilization is generally performed using a chemical solution. The chemical solution remaining on the surface of the product must be washed and removed, so a cleaning facility that cleans the material to be treated with aseptic water, a water supply facility that supplies and supplies the sterile water, and wastewater that contains used chemical solution There is a problem that wastewater treatment facilities and the like that are made harmless are necessary, and the facility costs and running costs increase, and at the same time, the installation space for the facilities becomes remarkably large. In recent years, the development of a non-polluting sterilization technology that does not use chemicals is awaited as the global environmental conservation movement increases.

このような事情に鑑みて、低圧水銀ランプよりも高出力、高照度の紫外線を放射するフラッシュランプ(閃光放電灯)による殺菌処理技術が種々提案されている。この種の技術は、例えば図5の如きキセノンフラッシュランプ50を用いて瞬間的に高照度の紫外線を照射するもので、該ランプ50は、希ガスのキセノンガスを封入したシリカガラスチューブで成る発光管51の両端に一対の電極52、53が対向して配置されている(特許文献1参照)。 In view of such circumstances, various sterilization techniques using flash lamps (flash discharge lamps) that emit ultraviolet rays with higher output and higher illuminance than low-pressure mercury lamps have been proposed. In this type of technology, for example, a xenon flash lamp 50 as shown in FIG. 5 is used to instantaneously irradiate high-intensity ultraviolet rays, and the lamp 50 is a light emission composed of a silica glass tube filled with a rare gas xenon gas. A pair of electrodes 52 and 53 are disposed opposite to both ends of the tube 51 (see Patent Document 1).

実開昭64−19252号公報Japanese Utility Model Publication No. 64-19252

上記の如く構成されたキセノンフラッシュランプ50は、発光管51の管端部を加熱溶封してその封止部56、57に固定された電極リード棒54、55の後端部に接続するリード線(図示せず)を介してパルス電力が供給されると、電極リード棒54、55の先端部に設けた電極52、53が対向して配置される発光管51の放電空間E内に生ずる瞬間的な放電プラズマ中でキセノンガスが励起されて、殺菌効果を奏する200〜300nmの短波長紫外線を強力に発するようになっている。 The xenon flash lamp 50 configured as described above is a lead connected to the rear end portions of the electrode lead rods 54 and 55 fixed to the sealing portions 56 and 57 by heat-sealing the tube end portion of the arc tube 51. When pulsed power is supplied via a wire (not shown), it is generated in the discharge space E of the arc tube 51 in which the electrodes 52 and 53 provided at the tip portions of the electrode lead rods 54 and 55 are opposed to each other. Xenon gas is excited in an instantaneous discharge plasma, and emits a short wavelength ultraviolet ray of 200 to 300 nm that exhibits a bactericidal effect.

これにより、例えば電極間距離(発光長)が250mm、発光管の外径が10mm、その内径が8mmのキセノンフラッシュランプ50を用いて、直径20mm、長さ100mmの円柱状ポリエチレン製バイアルビンに充填された生理食塩水20ml中に約106個投入した黒麹カビ胞子を殺滅する殺菌試験では、該ランプ50の中心からバイアルビンの中心までの照射距離を30mmとしたときに、バイアルビンに投入された黒麹カビ胞子の滅菌処理に必要なランプ出力と照射回数は、1000Jを1回で足り、その処理時間も、僅か0.5秒で足りるという優れた殺菌効果を奏することが確認されている。 Thus, for example, using a xenon flash lamp 50 having a distance between electrodes (emission length) of 250 mm, an outer diameter of the arc tube of 10 mm, and an inner diameter of 8 mm, a cylindrical polyethylene vial having a diameter of 20 mm and a length of 100 mm is filled. In a sterilization test for killing about 10 6 black mold spores charged in 20 ml of the physiological saline, when the irradiation distance from the center of the lamp 50 to the center of the vial is 30 mm, It is confirmed that the lamp output and the number of irradiations required for the sterilization treatment of the black mold mold spores that are input are 1000J, and that the processing time is only 0.5 seconds. ing.

しかしながら、短時間で大量の被処理物を殺菌処理するためにフラッシュランプを高い負荷でかつ短いインターバルで連発的に発光させると、シリカガラスチューブで成る発光管の光化学的作用によって発光管内にカラーセンターが発生し、このカラーセンターは吸収波長が約220nm〜250nmであることから、わずか数十万回の点灯で殺菌効果を奏する短波長紫外線の透過性が損なわれてフラッシュランプの光出力が急速に低下するためランプ寿命が短いとう問題が発生し、これがフラッシュランプによる光パルス殺菌の実用化と普及を妨げる大きな要因の一つとなっていた。更に、発光管内に生じたカラーセンターは分子間結合の欠陥でもあるため長期的な使用により発光管を成すシリカガラスチューブの機械的強度が低下して、ランプが破損するおそれもあった。 However, if a flash lamp is made to emit light continuously at a high load and at short intervals in order to sterilize a large amount of objects to be processed in a short period of time, the color center in the arc tube is caused by the photochemical action of the arc tube made of silica glass tube. Since this color center has an absorption wavelength of about 220 nm to 250 nm, the light output of the flash lamp is rapidly reduced because the short wavelength ultraviolet light transmission that has a bactericidal effect is lost only by lighting several hundred thousand times. This causes a problem that the lamp life is short, which is one of the major factors hindering the practical application and spread of light pulse sterilization using flash lamps. Further, since the color center generated in the arc tube is also a defect of intermolecular bond, the mechanical strength of the silica glass tube constituting the arc tube is lowered by long-term use, and the lamp may be damaged.

そこで、本発明者らは、フラッシュランプ以外の他種ランプ、例えば高圧ナトリウムランプに、発光管とその封入物質との化学的作用を抑制するために化学的に安定な多結晶アルミナや単結晶アルミナで製作したアルミナチューブで成る発光管が用いられていることに着目し、フラッシュランプの発光管としてアルミナチューブを用いることを企図した。 Accordingly, the present inventors have used other types of lamps other than flash lamps, such as high-pressure sodium lamps, in order to suppress the chemical action between the arc tube and its encapsulated material, and thus chemically stable polycrystalline alumina and single crystal alumina. Focusing on the fact that an arc tube made of an alumina tube manufactured in (1) was used, we intended to use an alumina tube as the arc tube of a flash lamp.

そして、融点が高いアルミナで製作された発光管は、シリカガラスで製作された発光管の如く管端部を加熱溶封することが困難であるため、その管端部に、電極を取り付ける先端部が閉ざされた太径の金属パイプを差し込んで、該金属パイプと発光管の管端部との間に生ずる隙間をフリット又はソルダーガラスと呼ばれるシーリングガラスで気密封止した高圧ナトリウムランプ(非特許文献1参照)の構成を模して、アルミナチューブで成る発光管の管端部に先端部が閉ざされた金属パイプを差し込んでその管端部を気密封止する図4の如きフラッシュランプ40を試作した。 And since the arc tube made of alumina having a high melting point is difficult to heat-seal the tube end portion like the arc tube made of silica glass, the tip end portion for attaching the electrode to the tube end portion is difficult. A high-pressure sodium lamp in which a large-diameter metal pipe closed is inserted and the gap formed between the metal pipe and the tube end of the arc tube is hermetically sealed with a sealing glass called frit or solder glass (Non-Patent Document) 1), a flash lamp 40 as shown in FIG. 4 in which a metal pipe having a closed end is inserted into the tube end of an arc tube made of an alumina tube and the tube end is hermetically sealed. did.

The High-pressure Sodium Lamp Dr ir J.J.de Groot & ir J.A.J.M.van Vliet Macmillan education ltd 1986 Philips technical library P19,p229,p231,p251,p254The High-pressure Sodium Lamp Dr ir J.J.de Groot & ir J.A.J.M.van Vliet Macmillan education ltd 1986 Philips technical library P19, p229, p231, p251, p254

本発明者らが試作した図4のフラッシュランプ40は、アルミナチューブで成る発光管41の管端部に固着されてその管端部を塞ぐ端板42R(42L)に形成された孔43に、先端に電極44R(44L)を設けた電極リード棒45R(45L)を取り付ける先端部が閉ざされた太径の金属パイプ46R(46L)を差し込んで、該金属パイプ46R(46L)と端板42R(42L)の孔43との間に生ずる隙間をシーリングガラス47R(47L)で気密封止すると同時に、そのシーリングガラス47R(47L)で金属パイプ46R(46L)を端板42R(42L)に固定したもので、金属パイプ46R(46L)は、高融点金属のニオブで製作し、発光管41内にはキセノンガスを封入した。 The flash lamp 40 shown in FIG. 4 manufactured by the present inventors is fixed in a tube end portion of an arc tube 41 made of an alumina tube and closed in a hole 43 formed in an end plate 42R (42L) that closes the tube end portion. A large-diameter metal pipe 46R (46L) with a closed end to which an electrode lead rod 45R (45L) provided with an electrode 44R (44L) is attached is inserted, and the metal pipe 46R (46L) and the end plate 42R ( 42L) is hermetically sealed with a sealing glass 47R (47L), and the metal pipe 46R (46L) is fixed to the end plate 42R (42L) with the sealing glass 47R (47L). The metal pipe 46R (46L) was made of refractory metal niobium, and the arc tube 41 was filled with xenon gas.

しかしながら、このフラッシュランプ40を動作させると、発光管41の管端部を成す端板42R、42Lに金属パイプ46R、46Lを固定してその固定箇所を気密封止するシーリングガラス47R、47Lに亀裂が発生し、その亀裂が短時間に成長して直ぐに発光管リークによる不点灯を生じた。そこで、亀裂の発生原因を究明したところ、フラッシュランプ40の連発的な点灯動作により発光管41内に封入されたキセノンガスが瞬間的に膨張・収縮を繰り返し、その度に、端板42R、42Lに固定された金属パイプ46R、46Lがキセノンガスの膨張圧を受けて圧縮変形することにより、金属パイプ46R、46Lの固定箇所に強いストレスが生じ、そのストレスによって固定箇所を気密封止するシール部となるシーリングガラス47R、47Lに亀裂が生ずることが判明した。また、フラッシュランプ40を高出力で点灯動作させると、電極44R、44L及び電極リード棒45R、45Lが過熱し、その熱で金属パイプ46R、46Lが膨張して該パイプの固定箇所に強いストレスが生じることも判明した。 However, when the flash lamp 40 is operated, the metal pipes 46R, 46L are fixed to the end plates 42R, 42L forming the tube ends of the arc tube 41, and the sealing glass 47R, 47L is hermetically sealed. As a result, the crack grew in a short time and immediately caused no lighting due to arc tube leakage. Therefore, when the cause of the occurrence of cracks was investigated, the xenon gas enclosed in the arc tube 41 was repeatedly expanded and contracted by the continuous lighting operation of the flash lamp 40, and each time the end plates 42R and 42L were When the metal pipes 46R and 46L fixed to the pipe are compressed and deformed by receiving the expansion pressure of the xenon gas, a strong stress is generated in the fixing portion of the metal pipes 46R and 46L, and the stress is hermetically sealed by the stress. It was found that cracks occurred in the sealing glasses 47R and 47L. Further, when the flash lamp 40 is turned on at a high output, the electrodes 44R and 44L and the electrode lead bars 45R and 45L are overheated, and the metal pipes 46R and 46L are expanded by the heat, and a strong stress is applied to the fixing portion of the pipe. It was also found to occur.

本発明が解決しようとする技術的課題は、フラッシュランプによる光パルス殺菌あるいは光パルス照射装置の実用化と普及を図るために、フラッシュランプを高出力で連発的に点灯動作させても、発光管の管端部に電極リード棒を固定してその固定箇所を気密封止するシール部に発光管リークを引き起こす亀裂が発生しないようにして、そのランプ寿命を飛躍的に向上させることにある。 The technical problem to be solved by the present invention is that even if the flash lamp is continuously operated at a high output in order to achieve practical use and spread of a light pulse sterilization or light pulse irradiation device using a flash lamp, The electrode lead bar is fixed to the tube end portion of the tube, and a crack that causes leaking of the arc tube does not occur in the seal portion that hermetically seals the fixed portion, thereby dramatically improving the lamp life.

本発明は、発光管の管端部に電極リード棒を固定してその固定箇所を気密封止するシール部が形成されたフラッシュランプにおいて、電極リード棒が、発光管内に封入されたガスの膨張圧によって前記シール部に生ずるランプ動作時のストレスを緩和するダンパを介して発光管の管端部に固定され、前記ダンパが、電極リード棒の外周部にかぶせてその外周部の周囲に気密空間を形成するように装着された高融点金属製チューブの内部にガスを封入したガスダンパで成ることを特徴とする。 The present invention relates to a flash lamp in which an electrode lead rod is fixed to the tube end portion of the arc tube and a sealing portion for hermetically sealing the fixed portion is formed, and the electrode lead rod expands the gas sealed in the arc tube. The damper is fixed to the tube end of the arc tube via a damper that relieves stress during lamp operation caused by the pressure, and the damper is placed on the outer periphery of the electrode lead bar so as to form an airtight space around the outer periphery. It is characterized by comprising a gas damper in which a gas is sealed inside a refractory metal tube mounted so as to form .

本発明のフラッシュランプは、発光管の管端部とその管端部に固定された電極リード棒との間に介在するダンパにより、電極リード棒の固定箇所を気密封止するシール部に生ずるランプ動作時のストレスが緩和されて、そのシール部に発光管リークを引き起こす亀裂が生ずることが防止されるので、ランプ寿命が飛躍的に向上するという効果がある。 The flash lamp of the present invention is a lamp generated in a seal portion that hermetically seals a fixed portion of an electrode lead rod by a damper interposed between the tube end portion of the arc tube and the electrode lead rod fixed to the tube end portion. Since stress during operation is relieved and cracks that cause arc tube leakage are prevented from occurring in the seal portion, there is an effect that the lamp life is greatly improved.

本発明の最良の実施形態は、発光管の管端部に固定する電極リード棒が、その固定箇所を気密封止するシール部に生ずるランプ動作時のストレスを緩和するダンパを介して発光管の管端部に固定されたフラッシュランプであって、前記ダンパが先端に電極を設けた電極リード棒の外周部に装着され、アルミナチューブで成る発光管の管端部にその管端部を塞ぐ端板が固着されて、電極リード棒が、その外周部に装着された前記ダンパを前記端板に形成された孔に差し込んで固定されると共に、その固定箇所がシーリングガラスで気密封止され、また、前記ダンパが、電極リード棒の外周部にかぶせてその外周部の周囲に気密空間を形成するように装着された高融点金属製チューブの内部に発光管内のガス封入圧より高い圧力で不活性ガスが封入されたガスダンパで成るものである。 In the best mode of the present invention, the electrode lead rod fixed to the tube end portion of the arc tube has an arc tube through a damper that relieves stress during lamp operation that occurs in a seal portion that hermetically seals the fixing portion. A flash lamp fixed to a tube end, wherein the damper is attached to the outer periphery of an electrode lead bar having an electrode at the tip, and the tube end of the arc tube made of an alumina tube is plugged into the tube end. The plate is fixed, and the electrode lead bar is fixed by inserting the damper mounted on the outer peripheral portion thereof into a hole formed in the end plate, and the fixing portion is hermetically sealed with sealing glass, and The damper is inactive at a pressure higher than the gas sealing pressure in the arc tube inside the refractory metal tube mounted so as to cover the outer periphery of the electrode lead rod and form an airtight space around the outer periphery. Gas sealed Those consisting of been gas damper.

図1に示すフラッシュランプ1は、紫外線透過率が良くカラーセンターを生じ難いアルミナチューブで成る外径10mm、内径8mmの発光管2の両端に、一対の電極ユニット3R、3Lが設けられており、その一方の電極ユニット3Rは、外径2.4mmのタングステンロッドで成る電極リード棒4Rの先端に、酸化トリウムを含有するトリエーテッドタングステンによって外周部が7mm径の円柱状、先端部が円錐状に成型加工された陰極となる電極5Rが設けられ、他方の電極ユニット3Lは、外径2.4mmのタングステンロッドで成る電極リード棒4Lの先端に、直径7mm、長さ40mmに成形加工された陽極となる電極5Lが設けられている。なお、互いに対向する電極5R及び5L間の距離は250mmとされている。 The flash lamp 1 shown in FIG. 1 is provided with a pair of electrode units 3R and 3L at both ends of an arc tube 2 having an outer diameter of 10 mm and an inner diameter of 8 mm made of an alumina tube which has a good ultraviolet transmittance and hardly generates a color center. One electrode unit 3R has a cylindrical shape with an outer peripheral portion of 7 mm in diameter and a conical shape at the tip of an electrode lead rod 4R made of a tungsten rod having an outer diameter of 2.4 mm, with triated tungsten containing thorium oxide. An electrode 5R to be a formed cathode is provided, and the other electrode unit 3L is an anode formed to have a diameter of 7 mm and a length of 40 mm at the tip of an electrode lead rod 4L made of a tungsten rod having an outer diameter of 2.4 mm. An electrode 5L is provided. The distance between the electrodes 5R and 5L facing each other is 250 mm.

発光管2の管端部には、その管端部を塞ぐ端板6R、6Lが固着され、また、各電極ユニット3R、3Rは、発光管2の管端部に固定する電極リード棒4R、4Lの外周部に、その固定箇所を気密封止するシール部7R、7Lに生ずるランプ動作時のストレスを緩和するダンパ8R、8Lが装着されており、各電極リード棒4R、4Lは、その外周部に装着されたダンパ8R、8Lを各端板6R、6Lに形成された孔9に差し込んで発光管2の管端部に固定されると共に、その固定箇所がシーリングガラスで成るシール部7R、7Lによって気密封止されている。そして、電極リード棒4R、4Lを固定した管端部が気密封止された発光管2の管内には、その管内を排気して40kPaのキセノンガスが封入されている。 End plates 6R and 6L that close the tube end are fixed to the tube end of the arc tube 2, and each electrode unit 3R and 3R is connected to an electrode lead bar 4R that is fixed to the tube end of the arc tube 2. Dampers 8R and 8L are mounted on the outer periphery of the 4L to relieve stress during the lamp operation that occurs in the seal portions 7R and 7L that hermetically seal the fixed portions. The electrode lead rods 4R and 4L are arranged on the outer periphery. The dampers 8R and 8L attached to the parts are inserted into the holes 9 formed in the end plates 6R and 6L and fixed to the tube end of the arc tube 2, and the fixing part is a seal part 7R made of sealing glass. 7L is hermetically sealed. Then, in the tube of the arc tube 2 in which the tube ends to which the electrode lead rods 4R and 4L are fixed are hermetically sealed, the inside of the tube is exhausted and 40 kPa of xenon gas is sealed.

各ダンパ8R、8Lは、電極リード棒4R、4Lの外周部にかぶせてその外周部の周囲に気密空間10を形成するように装着された高融点金属製チューブ11の内部にガスを封入したガスダンパで成り、高融点金属製チューブ11は、ニオブ、好ましくはジルコニウムを0.5%含有するニオブによって肉厚0.2mm、外径3mmに成形され、その両端が、図2に示すように、各電極リード棒4R、4Lの外周部にそれぞれ金ロウ12でロウ付けして固定されると同時に気密封止されて、気密空間10を形成するようになっており、気密空間10を形成する高融点金属製チューブ11の内部には、発光管2の管内に封入するガスと同じキセノンガスもしくはその他の不活性ガスが、発光管2の管内に封入するガスの圧力より高い80kPaの圧力で封入されている。なお、高融点金属製チューブ11は、その両端を各電極リード棒4R、4Lの外周部にレーザー溶接して固定してもよい。 The dampers 8R and 8L are gas dampers in which a gas is sealed inside a refractory metal tube 11 mounted so as to cover the outer periphery of the electrode lead rods 4R and 4L so as to form an airtight space 10 around the outer periphery. The refractory metal tube 11 is formed of niobium, preferably niobium containing 0.5% of zirconium, to have a wall thickness of 0.2 mm and an outer diameter of 3 mm. The electrode lead rods 4R and 4L are each brazed and fixed to the outer periphery of each of the electrode lead rods 4R and 4L, and at the same time hermetically sealed to form the hermetic space 10, and a high melting point that forms the hermetic space 10. Inside the metal tube 11, the same xenon gas as the gas sealed in the tube of the arc tube 2 or other inert gas is 80 kPa, which is higher than the pressure of the gas sealed in the tube of the arc tube 2. It is filled with pressure. Note that the refractory metal tube 11 may be fixed by laser welding both ends of the tube 11 to the outer periphery of each electrode lead bar 4R, 4L.

発光管2の管端部に固着する端板6R、6Lは、外径10mmの発光管2の管端部を塞ぐことができる直径10mm、厚さ3mmのアルミナ製セラミックディスクで形成されると共に、該ディスクの中心部に、電極リード棒4R、4Lの外周部に装着された外径3mmの高融点金属製チューブ11で成るダンパ8R、8Lを差し込むことができる直径3.2mmの孔9が形成され、その孔9とこれに差し込んだダンパ8R、8Lとの間に生ずる隙間に溶融したシーリングガラスを注入して該シーリングガラスを冷却固化させることにより、発光管2の管端部を成す端板6R、6Lの孔9に電極リード棒4R、4Lがダンパ8R、8Lを介して固定されると同時に、その固定箇所を気密封止するシール部7R、7Lが形成されている。 The end plates 6R and 6L fixed to the tube end of the arc tube 2 are formed of an alumina ceramic disk having a diameter of 10 mm and a thickness of 3 mm capable of closing the tube end of the arc tube 2 having an outer diameter of 10 mm. A hole 9 having a diameter of 3.2 mm is formed at the center of the disk, into which dampers 8R and 8L made of a high melting point metal tube 11 having an outer diameter of 3 mm attached to the outer periphery of the electrode lead rods 4R and 4L can be inserted. An end plate that forms the tube end of the arc tube 2 by injecting molten sealing glass into the gap formed between the hole 9 and the dampers 8R and 8L inserted therein to cool and solidify the sealing glass. The electrode lead rods 4R and 4L are fixed to the holes 9 of the 6R and 6L via the dampers 8R and 8L, and at the same time, seal portions 7R and 7L are formed to hermetically seal the fixed portions.

図3はフラッシュランプ1の寿命試験に用いた点灯回路であって、該点灯回路は、充電用コンデンサ13、充電用電源14、波形調整用インピーダンス15、半導体スイッチ16、シマー放電用電源17、シマー放電電流制御用インピーダンス18とで構成され、シマー放電用電源17から2000Vの直流電圧が印加されるとランプが絶縁破壊し点灯する。このときシマー放電電流制御用インピーダンス17によって100mAのシマー電流が流れ、ランプはフラッシュ点灯の待機状態になり、次に、充電用電源14からコンデンサ13に直流電圧が印加されて、2000Jの充電エネルギーが蓄えられる(充電電圧4000V、コンデンサ容量250μF)。そして、半導体スイッチ16に点灯信号が入力されると、発光管2の放電空間内に形成される放電路に沿って、コンデンサ13に蓄えられた電荷が一気に流れて、瞬間的に高強度の光パルスが発せられる。なお、電流は波形調整用インピーダンス15で制御されるが、本寿命試験におけるピーク電流は2600A、半値幅400μsとした。 FIG. 3 shows a lighting circuit used for a life test of the flash lamp 1. The lighting circuit includes a charging capacitor 13, a charging power source 14, a waveform adjusting impedance 15, a semiconductor switch 16, a simmer discharge power source 17, a simmer When a DC voltage of 2000 V is applied from the simmer discharge power source 17, the lamp breaks down and lights up. At this time, a simmer current of 100 mA flows due to the impedance 17 for controlling the simmer discharge current, and the lamp enters a flash lighting standby state. Next, a DC voltage is applied from the charging power source 14 to the capacitor 13 so that a charging energy of 2000 J is obtained. Stored (charge voltage 4000 V, capacitor capacity 250 μF). When a lighting signal is input to the semiconductor switch 16, the charge stored in the capacitor 13 flows all at once along the discharge path formed in the discharge space of the arc tube 2, and instantaneously emits high-intensity light. A pulse is emitted. Although the current is controlled by the waveform adjustment impedance 15, the peak current in this life test is 2600 A and the half-value width is 400 μs.

この点灯回路によりフラッシュランプ1を1秒間に2回の頻度で点灯動作させて、コンベアにより6m/minの速度でランプ長手方向に連続的に搬送されるポリエチレン製の包装容器(深さ100mm、底面径20mm)に光パルスを照射すれば、黒麹カビ胞子を99.9999%殺菌することができる。また、10秒間に6回の頻度で点灯させると、発光管2内のキセノンガス圧は40kPaから800kPaまで急激な上昇と下降を繰り返す。 With this lighting circuit, the flash lamp 1 is turned on at a frequency of twice per second, and a polyethylene packaging container (depth 100 mm, bottom surface) that is continuously conveyed in the longitudinal direction of the lamp by a conveyor at a speed of 6 m / min. If a light pulse is irradiated to a diameter of 20 mm, 99.9999% of black mold spores can be sterilized. Further, when the lamp is turned on at a frequency of 6 times in 10 seconds, the xenon gas pressure in the arc tube 2 repeatedly increases and decreases rapidly from 40 kPa to 800 kPa.

そして、フラッシュランプ1を点灯させた瞬間に、発光管2の放電空間で急激に熱膨張するキセノンガスの膨張圧が、発光管2の内面と、電極リード棒4R、4Lの外周部に装着されて発光管2の管端部を成す端板6R、6Lに固定されたダンパ8R、8Lとに作用して、該ダンパ8R、8Lが圧縮変形するが、肉厚が0.2mmと非常に薄い高融点金属製チューブ11の内部にガスを封入したガスダンパで成るダンパ8R、8Lは、キセノンガスの膨張圧を吸収する弾性を有しているので、シール部7R、7Lを形成するシーリングガラスで端板6R、6Lに固定された箇所は殆ど変形しない。したがって、ランプ動作時に熱膨張するキセノンガスの膨張圧によってシール部7R、7Lに生ずるストレスが緩和され、シール部7R、7Lに亀裂が生ずることが防止される。 Then, at the moment when the flash lamp 1 is turned on, the expansion pressure of xenon gas that rapidly expands in the discharge space of the arc tube 2 is attached to the inner surface of the arc tube 2 and the outer peripheral portions of the electrode lead rods 4R and 4L. Acting on the end plates 6R, 8L that are fixed to the end plates 6R, 6L of the arc tube 2, the dampers 8R, 8L are compressively deformed, but the wall thickness is as thin as 0.2 mm. The dampers 8R and 8L, which are gas dampers in which a gas is sealed inside the refractory metal tube 11, have elasticity to absorb the expansion pressure of the xenon gas, and therefore end with a sealing glass that forms the seal portions 7R and 7L. The portions fixed to the plates 6R and 6L are hardly deformed. Therefore, the stress generated in the seal portions 7R and 7L is relieved by the expansion pressure of the xenon gas that thermally expands during the lamp operation, and cracks are prevented from occurring in the seal portions 7R and 7L.

また、フラッシュランプ1の連発的な点灯動作によって、電極リード棒4R、4Lが過熱されても、その熱は、電極リード棒4R、4Lの外周部に装着されたダンパ8R、8Lの気密空間10によって遮断されるため、その気密空間10を形成する高融点金属製チューブ11に伝わり難く、しかも、該チューブ11は肉厚が薄いので、該チューブ11の熱膨張によるストレスも著しく緩和される。これにより、図3の点灯回路を用いたフラッシュランプ1の寿命試験によれば、1500万回の点灯でも安定した寿命特性を示すことが確認された。 Even if the electrode lead bars 4R, 4L are overheated by the continuous lighting operation of the flash lamp 1, the heat is sealed in the airtight space 10 of the dampers 8R, 8L mounted on the outer periphery of the electrode lead bars 4R, 4L. Therefore, the tube 11 is not easily transmitted to the refractory metal tube 11 forming the hermetic space 10, and the tube 11 is thin, so that stress due to thermal expansion of the tube 11 is remarkably reduced. Thereby, according to the life test of the flash lamp 1 using the lighting circuit of FIG. 3, it was confirmed that stable life characteristics were exhibited even after 15 million times of lighting.

また、図4に比較例として示す試作品のフラッシュランプ40は、点灯初期であってもシーリングガラス47R、47Lに亀裂が生じて発光管リークにより不点灯となるものがあり、500万回の点灯で発光管リークが起こる確率が約50%にも達するのに対し、本発明のフラッシュランプ1は、500万回程度の点灯では発光管リークは起こらず、安定した点灯特性を示した。 In addition, the prototype flash lamp 40 shown as a comparative example in FIG. 4 is not illuminated due to arc tube leakage due to cracks in the sealing glasses 47R and 47L even in the early lighting period. On the other hand, the probability of occurrence of arc tube leakage reaches about 50%. However, the flash lamp 1 of the present invention does not cause arc tube leak after lighting about 5 million times, and exhibits stable lighting characteristics.

なお、ダンパ8R、8Lは、発光管2の管端部に固定される部分が肉厚の薄い高融点金属製チューブ11で形成されているが、該チューブ11は、その内部に発光管2内のガス封入圧より高い圧力でガスを封入することによって剛性が付与されているので、電極リード棒4R、4Lを所定の取付位置に保持することができる。 The dampers 8R and 8L are formed of a thin high-melting-point metal tube 11 that is fixed to the tube end of the arc tube 2, and the tube 11 is disposed inside the arc tube 2 inside. Since the rigidity is given by sealing the gas at a pressure higher than the gas sealing pressure, the electrode lead bars 4R and 4L can be held at the predetermined mounting positions.

以上のように、本発明によれば、短いインターバルで連発的に点灯させても発光管リークが起こり難い長寿命のフラッシュランプが得られるので、フラッシュランプを用いた光パルス殺菌技術の実用化と普及に資することができるという大変優れた効果がある。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a long-life flash lamp that is unlikely to cause arc tube leakage even when continuously lit at short intervals. There is a very good effect that it can contribute to the spread.

本発明に係るフラッシュランプの一例を示す縦断面図1 is a longitudinal sectional view showing an example of a flash lamp according to the present invention. 図1に示すフラッシュランプの部分拡大断面図Partial enlarged sectional view of the flash lamp shown in FIG. フラッシュランプの点灯回路を示す図Diagram showing the lighting circuit of the flash lamp 比較例として示すフラッシュランプの試作品の縦断面図Longitudinal section of a prototype flash lamp shown as a comparative example 従来のフラッシュランプを示す縦断面図Longitudinal sectional view showing a conventional flash lamp

符号の説明Explanation of symbols

1 フラッシュランプ
2 発光管
3R 電極ユニット
3L 電極ユニット
4R 電極リード棒
4L 電極リード棒
5R 電極
5L 電極
6R 端板
6L 端板
7R シール部(シーリングガラス)
7L シール部(シーリングガラス)
8R ダンパ
8L ダンパ
9 孔
10 気密空間
11 高融点金属製チューブ
12 金ロウ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flash lamp 2 Arc tube 3R Electrode unit 3L Electrode unit 4R Electrode lead rod 4L Electrode lead rod 5R Electrode 5L Electrode 6R End plate 6L End plate 7R Seal part (sealing glass)
7L seal part (sealing glass)
8R damper 8L damper 9 hole 10 airtight space 11 refractory metal tube 12 gold solder

Claims (3)

発光管の管端部に電極リード棒を固定してその固定箇所を気密封止するシール部が形成されたフラッシュランプにおいて、電極リード棒が、発光管内に封入されたガスの膨張圧によって前記シール部に生ずるランプ動作時のストレスを緩和するダンパを介して発光管の管端部に固定され、前記ダンパが、電極リード棒の外周部にかぶせてその外周部の周囲に気密空間を形成するように装着された高融点金属製チューブの内部にガスを封入したガスダンパで成ることを特徴とするフラッシュランプ。 In the flash lamp in which the electrode lead rod is fixed to the tube end portion of the arc tube and the seal portion is hermetically sealed, the electrode lead rod is sealed by the expansion pressure of the gas sealed in the arc tube. It is fixed to the tube end of the arc tube through a damper that relieves stress during lamp operation, and the damper covers the outer periphery of the electrode lead bar to form an airtight space around the outer periphery. A flash lamp comprising a gas damper in which a gas is sealed inside a refractory metal tube attached to the tube . 前記ダンパが電極リード棒の外周部に装着され、発光管の管端部にその管端部を塞ぐ端板が固着され、電極リード棒が、その外周部に装着された前記ダンパを前記端板に形成された孔に差し込んで固定されている請求項1記載のフラッシュランプ。 The damper is attached to the outer periphery of the electrode lead rod, and an end plate for closing the tube end is fixed to the tube end portion of the arc tube, and the electrode lead rod is attached to the outer periphery of the end plate. The flash lamp according to claim 1, wherein the flash lamp is fixed by being inserted into a hole formed in the housing. 電極リード棒の先端に電極が設けられたフラッシュランプ用電極ユニットにおいて、発光管の管端部に固定する電極リード棒の外周部に、発光管内に封入されたガスの膨張圧によって電極リード棒の固定箇所を気密封止するシール部に生ずるランプ動作時のストレスを緩和するダンパが装着され、当該ダンパが、電極リード棒の外周部にかぶせてその外周部の周囲に気密空間を形成するように装着された高融点金属製チューブの内部にガスを封入したガスダンパで成ることを特徴とするフラッシュランプ用電極ユニット。 In an electrode unit for a flash lamp in which an electrode is provided at the tip of the electrode lead rod, the electrode lead rod is fixed to the outer periphery of the electrode lead rod fixed to the tube end portion of the arc tube by the expansion pressure of the gas sealed in the arc tube. A damper is attached to relieve stress during the lamp operation that occurs in the seal part that hermetically seals the fixed part, and the damper covers the outer periphery of the electrode lead rod so as to form an airtight space around the outer periphery. An electrode unit for a flash lamp , comprising a gas damper in which a gas is sealed inside a mounted refractory metal tube .
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