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JP7682469B2 - Ultraviolet irradiation device, ozone generator, and excimer lamp lighting method - Google Patents
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Ultraviolet irradiation device, ozone generator, and excimer lamp lighting method Download PDF

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Description

特許法第30条第2項適用 令和3年1月16日に、権利者である株式会社オーク製作所が自社のウェブサイトで本願発明を公開した。また、令和2年11月16日に、権利者である株式会社オーク製作所が株式会社BSテレビ東京に本願発明に関する取材を受け、令和3年1月16日に同社の番組で本願発明が公開された。さらに、令和3年7月7日に、権利者である株式会社オーク製作所が、本願発明に関するオゾン発生器を販売した。Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act On January 16, 2021, Oak Manufacturing Co., Ltd., the right holder, disclosed the present invention on its website. In addition, on November 16, 2020, Oak Manufacturing Co., Ltd., the right holder, was interviewed by BS Television Tokyo Co., Ltd. regarding the present invention, and the present invention was disclosed on the company's program on January 16, 2021. Furthermore, on July 7, 2021, Oak Manufacturing Co., Ltd., the right holder, began selling an ozone generator related to the present invention.

本発明は、エキシマランプに関し、特に、ランプ点灯制御に関する。 The present invention relates to excimer lamps, and in particular to lamp lighting control.

エキシマランプでは、石英ガラスなどの誘電体から構成される放電容器の外周面上に電極(以下、外側電極という)を配設する。一方、放電容器の内側には、ランプ軸に沿って電極(以下、内側電極という)が配置され、キセノンガスなどの希ガスが放電容器内に封入されている。内側電極と外側電極との間に対し電圧を印加することにより、放電容器内の放電空間で誘電体バリア放電や容量結合型高周波放電が生じ、紫外線がエキシマ光として放射される(例えば、特許文献1参照)。 In an excimer lamp, an electrode (hereafter referred to as the outer electrode) is disposed on the outer periphery of a discharge vessel made of a dielectric material such as quartz glass. Meanwhile, inside the discharge vessel, an electrode (hereafter referred to as the inner electrode) is disposed along the lamp axis, and a rare gas such as xenon gas is sealed inside the discharge vessel. By applying a voltage between the inner and outer electrodes, a dielectric barrier discharge or a capacitively coupled high-frequency discharge occurs in the discharge space inside the discharge vessel, and ultraviolet light is emitted as excimer light (see, for example, Patent Document 1).

特許第6423642号公報Patent No. 6423642

例えば、オゾン発生装置にエキシマランプを使用する場合、必要とされるオゾン発生量は使用環境、使用条件などによって異なり、低濃度による安定したオゾンの発生が要求される場合もある。また、バッテリを利用した小型オゾン発生装置などでは、エキシマランプのサイズ、電力などに制限があり、電力消費を抑えたオゾン発生が求められる。 For example, when using an excimer lamp in an ozone generator, the amount of ozone required to be generated varies depending on the usage environment and conditions, and there are cases where stable generation of ozone at a low concentration is required. Also, in small ozone generators that use batteries, there are limitations on the size and power of the excimer lamp, and ozone generation with reduced power consumption is required.

したがって、オゾン発生装置などの使用環境に応じて、効果的に紫外線を照射可能なエキシマランプの点灯制御が求められる。 Therefore, there is a need for excimer lamp lighting control that can effectively irradiate ultraviolet light depending on the usage environment of the ozone generator, etc.

本発明の一態様である紫外線照射装置は、オゾン発生装置に適用可能であり、エキシマランプと、エキシマランプを点灯制御する制御部とを備える。そして、制御部が、過渡状態の放電を継続するように、エキシマランプの点灯と消灯を繰り返す。このような点灯制御としては、エキシマランプの点灯と消灯を周期的に繰り返す周波数f2が、エキシマランプに対し印加される電圧の周波数f1よりも低くなるようにすることが可能であり、例えば、周波数f2が、1~60Hzの範囲に定めることができる。 The ultraviolet irradiation device according to one aspect of the present invention is applicable to an ozone generator and includes an excimer lamp and a control unit that controls the lighting of the excimer lamp. The control unit then repeatedly turns the excimer lamp on and off so as to continue the discharge in a transient state. In this lighting control, the frequency f2 at which the excimer lamp is periodically turned on and off can be set lower than the frequency f1 of the voltage applied to the excimer lamp, and for example, the frequency f2 can be set in the range of 1 to 60 Hz.

例えばオゾン発生装置は、ユーザによる入力操作を検出する操作検出スイッチを備えることが可能である。操作検出スイッチは、周波数f3=f2×n(nは自然数)の周期で、入力操作を検出するように構成することができる。 For example, the ozone generator can be equipped with an operation detection switch that detects an input operation by a user. The operation detection switch can be configured to detect an input operation at a frequency of f3 = f2 x n (n is a natural number).

本発明の他の一態様であるオゾン発生装置は、エキシマランプと、エキシマランプを点灯制御する制御部とを備え、制御部が、過渡状態の放電を継続するように、エキシマランプの点灯と消灯を繰り返す。例えば、過渡状態の放電を繰り返すときのオゾン生成量が、定常状態の放電におけるオゾン生成量の半分以下となるように、点灯と消灯を繰り返す点灯制御を行うことが可能である。 An ozone generator according to another aspect of the present invention includes an excimer lamp and a control unit that controls the lighting of the excimer lamp, and the control unit repeatedly turns the excimer lamp on and off so as to continue the transient discharge. For example, it is possible to perform lighting control that repeatedly turns the lamp on and off so that the amount of ozone generated during repeated transient discharge is less than half the amount of ozone generated during steady-state discharge.

オゾン発生装置は、エキシマランプを内部に配置する流路管を備えることが可能である。流路管を流れる、酸素を含む流体の流量が、1m/min以下となるように、点灯制御することが可能である。 The ozone generator can include a flow passage tube in which the excimer lamp is disposed. Lighting can be controlled so that the flow rate of the oxygen-containing fluid flowing through the flow passage tube is 1 m 3 /min or less.

例えばオゾン発生装置は、ユーザによる入力操作を検出する操作検出スイッチを備えることが可能である。操作検出スイッチは、周波数f3=f2×n(nは自然数)の周期で、入力操作を検出するように構成することができる。 For example, the ozone generator can be equipped with an operation detection switch that detects an input operation by a user. The operation detection switch can be configured to detect an input operation at a frequency of f3 = f2 x n (n is a natural number).

本発明の他の一態様であるエキシマランプの点灯方法は、少なくとも放電容器内に少なくとも一部が露出している電極を備えたエキシマランプの点灯方法であって、過渡状態の放電を継続するように、エキシマランプの点灯と消灯を繰り返す。 Another aspect of the present invention is a method for lighting an excimer lamp that has an electrode at least partially exposed inside the discharge vessel, and repeatedly turns the excimer lamp on and off to continue the discharge in a transient state.

本発明によれば、オゾン発生装置などにおいて、効果的に紫外線を照射可能なエキシマランプを提供することが可能となる。 The present invention makes it possible to provide an excimer lamp that can effectively irradiate ultraviolet light in ozone generators and the like.

本実施形態であるオゾン発生装置におけるエキシマランプの側面側から見た概略的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an excimer lamp in an ozone generator according to the present embodiment, viewed from the side. FIG. オゾン発生装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an ozone generator.

以下では、図面を参照して、本発明の実施形態であるエキシマランプを備えたオゾン発生装置について説明する。 Below, we will explain an ozone generator equipped with an excimer lamp, which is an embodiment of the present invention, with reference to the drawings.

図1は、本実施形態であるオゾン発生装置におけるエキシマランプの側面側から見た概略的断面図である。 Figure 1 is a schematic cross-sectional view of an excimer lamp in an ozone generator according to this embodiment, viewed from the side.

オゾン発生装置100は、エキシマランプ10を備え、制御部(ここでは図示せず)によって動作制御されている。エキシマランプ10は、酸素を含む原料ガスが流れる流路管90内に配置されている。吸気ファン(図示せず)によって原料ガスがエキシマランプ10の周囲を流れる間、エキシマランプ10は、原料ガスに対し紫外線を照射し、オゾンを発生させる。 The ozone generator 100 includes an excimer lamp 10, and is controlled by a control unit (not shown). The excimer lamp 10 is disposed in a flow path pipe 90 through which a raw material gas containing oxygen flows. While the raw material gas is caused to flow around the excimer lamp 10 by an intake fan (not shown), the excimer lamp 10 irradiates the raw material gas with ultraviolet light to generate ozone.

オゾン発生装置100は、ここでは低濃度のオゾン発生装置として構成されており、バッテリ駆動による小型装置として構成されている。すなわち、エキシマランプ10とエキシマランプ10の点灯制御可能な制御部とを備えた紫外線照射装置を組み込んだオゾン発生装置100は、流路管90が水平方向に沿うように横向きに設置可能であり、また、流路管90が鉛直方向に沿うように直上に設置することも可能である。 The ozone generator 100 is configured here as a low-concentration ozone generator, and is configured as a small battery-powered device. That is, the ozone generator 100 incorporating an ultraviolet irradiation device equipped with an excimer lamp 10 and a control unit capable of controlling the lighting of the excimer lamp 10 can be installed sideways so that the flow path tube 90 is aligned horizontally, and can also be installed directly above so that the flow path tube 90 is aligned vertically.

エキシマランプ10は、放電空間領域を囲む断面の内径がランプ軸Cに沿って一定で略円筒状の円筒状部の両端で、ランプ軸Cに沿って内径が縮径する縮径部により封止された放電容器20を備え、紫外線を透過する石英ガラスなどの誘電材料から構成されている。放電容器20の円筒状部の先端側には、縮径部を介して一体的に形成された小径部21、後端側には縮径部を介して一体的に封止管22が形成されている。すなわち、放電容器20は、小径部21と縮径部が円筒状部の先端側に一体的に形成され、封止管22と縮径部が円筒状部の後端側に一体的に形成されている。放電容器20内の放電空間Sには、キセノンなどの希ガスが封入されている。 The excimer lamp 10 is equipped with a discharge vessel 20, which is sealed at both ends of a cylindrical section having a constant inner diameter along the lamp axis C, and is made of a dielectric material such as quartz glass that transmits ultraviolet light. The cylindrical section of the discharge vessel 20 has a small diameter section 21 formed integrally with the tip end via the small diameter section, and a sealing tube 22 formed integrally with the rear end via the small diameter section. That is, the small diameter section 21 and the small diameter section are formed integrally with the tip end of the cylindrical section, and the sealing tube 22 and the small diameter section are formed integrally with the rear end of the cylindrical section. A rare gas such as xenon is sealed in the discharge space S inside the discharge vessel 20.

封止管22では、内側電極40がランプ軸Cに沿って延びるように配置され、その電極先端部(以下、先端部という)40Tは放電空間Sに露出して、放電容器20の円筒状部とランプ径方向に沿って対向している。すなわち、内側電極40の先端部40Tのみが、ランプ径方向に沿って放電容器20の円筒状部と対向して、内側電極40の他の部分は、ランプ径方向に沿って放電容器20の縮径部と対向して、放電容器20の円筒状部と対向しない構成となっている。一方、内側電極40の後端側は、封止箔(金属箔)24を介して、給電線(以下、内側給電線という)25と接続する。 In the sealed tube 22, the inner electrode 40 is arranged to extend along the lamp axis C, and its electrode tip (hereinafter referred to as tip) 40T is exposed to the discharge space S and faces the cylindrical part of the discharge vessel 20 along the lamp radial direction. That is, only the tip 40T of the inner electrode 40 faces the cylindrical part of the discharge vessel 20 along the lamp radial direction, and the other part of the inner electrode 40 faces the reduced diameter part of the discharge vessel 20 along the lamp radial direction, and does not face the cylindrical part of the discharge vessel 20. On the other hand, the rear end side of the inner electrode 40 is connected to the power supply line (hereinafter referred to as inner power supply line) 25 via the sealing foil (metal foil) 24.

放電容器20の外表面20Sには、外側電極50が設けられている。外側電極50は、放電容器20の外表面20Sを露出させ、放電容器内の放電から放射された紫外線を遮らないにように導電線を螺旋状に巻き付けられ、主に放電容器内の放電の形成に寄与する放電用電極部(以下、螺旋状電極部という)51と、螺旋状電極部51を保持して電気的に接続し、放電容器20の外表面20Sを覆うように導電性板を環状に巻き付けた保持用電極部(以下、環状部という)52、54、56とを備える。 An outer electrode 50 is provided on the outer surface 20S of the discharge vessel 20. The outer electrode 50 exposes the outer surface 20S of the discharge vessel 20, and is provided with a discharge electrode portion (hereinafter referred to as the spiral electrode portion) 51, which is wound with a conductive wire in a spiral shape so as not to block the ultraviolet rays emitted from the discharge inside the discharge vessel and mainly contributes to the formation of a discharge inside the discharge vessel, and holding electrode portions (hereinafter referred to as the annular portions) 52, 54, 56, which hold and electrically connect the spiral electrode portion 51 and are made of a conductive plate wrapped around them in a ring shape to cover the outer surface 20S of the discharge vessel 20.

螺旋状電極部51は、放電容器20の円筒状部の先端側から後端側までランプ軸Cに沿って外表面20Sに密接するように巻き付けられ、環状部52、54、56に対して溶接や巻き付けることで、放電容器20の外表面に対する空隙の形成やランプ軸C沿った移動を抑制した状態で電気的に接続された電極部分であり、放電空間Sのランプ軸方向範囲全体で伸びる細線状の放電が生じるように外表面20Sに配設されている。環状部52、56は、放電容器20の螺旋状電極部51の両端部に位置し、特に、環状部56は、内側電極40の先端部40Tとランプ径方向で対向するように位置する。環状部54は、その間のランプ中央部付近に配置されている。環状部54は、内側電極40の先端部40Tよりもランプ中央側に位置する。 The spiral electrode portion 51 is wound in close contact with the outer surface 20S along the lamp axis C from the tip to the rear end of the cylindrical portion of the discharge vessel 20, and is electrically connected to the annular portions 52, 54, and 56 by welding or wrapping them, suppressing the formation of gaps in the outer surface of the discharge vessel 20 and movement along the lamp axis C. The spiral electrode portion 51 is disposed on the outer surface 20S so as to generate a thin-line discharge extending throughout the entire range of the discharge space S in the lamp axis direction. The annular portions 52 and 56 are located at both ends of the spiral electrode portion 51 of the discharge vessel 20, and in particular, the annular portion 56 is located so as to face the tip portion 40T of the inner electrode 40 in the lamp radial direction. The annular portion 54 is located near the center of the lamp between them. The annular portion 54 is located closer to the lamp center than the tip portion 40T of the inner electrode 40.

環状部52、54、56は、導電性板を円筒状に巻き付けた端部を溶接した構成であり、円周長さを短くすることによって放電容器20の外表面20Sの全周に渡って面接触することで、放電容器20の外表面20Sに対する空隙の形成やランプ軸Cに沿った移動を抑制し、螺旋状電極部51をランプ軸Cに沿って挟み込むように保持している。さらに、ランプ中央部付近に配置された環状部54には、延伸部54Bが設けられている。 The annular portions 52, 54, 56 are constructed by welding the ends of a conductive plate wound into a cylindrical shape, and by shortening the circumferential length, they come into surface contact with the entire outer surface 20S of the discharge vessel 20, suppressing the formation of gaps in the outer surface 20S of the discharge vessel 20 and movement along the lamp axis C, and holding the spiral electrode portion 51 in place along the lamp axis C. Furthermore, an extension portion 54B is provided on the annular portion 54 located near the center of the lamp.

延伸部54Bは、放電容器の外表面から離れる方向に沿って延び(ここではランプ径方向に沿って直線状に延伸)、その先端部54BTは、アース側の外側給電線70と接続部BTで接続している。 The extension portion 54B extends in a direction away from the outer surface of the discharge vessel (here, it extends linearly along the lamp diameter direction), and its tip portion 54BT is connected to the earth side outer power supply line 70 at the connection portion BT.

放電容器20と外側給電線70との間の最も短い距離間隔、すなわち、放電容器20の外表面20Sから接続部BTまでの距離間隔Dは、放電容器20の周囲に沿って流れる原料ガスや処理用の流体などの流れ状況や、外側給電線70と接続部BTが位置する領域における紫外線照度を考慮して定めることが可能である。例えば、波長172nmの紫外線の場合、約3mmの進行で紫外線強度比が50%以下まで減衰し、約6mmで20%以下まで減衰することを考慮し、距離間隔Dは、放電容器20から放射される紫外線強度比が50%まで減衰する距離(紫外線減衰距離)以上、好ましくは20%まで減衰する距離以上になるように、定められている。 The shortest distance between the discharge vessel 20 and the outer power supply line 70, i.e., the distance D from the outer surface 20S of the discharge vessel 20 to the connection part BT, can be determined taking into consideration the flow conditions of the raw material gas and processing fluid flowing along the periphery of the discharge vessel 20, and the ultraviolet illuminance in the area where the outer power supply line 70 and the connection part BT are located. For example, in the case of ultraviolet rays with a wavelength of 172 nm, the ultraviolet intensity ratio attenuates to 50% or less after a progression of about 3 mm, and attenuates to 20% or less after a progression of about 6 mm. Considering this, the distance D is determined to be equal to or greater than the distance at which the ultraviolet intensity ratio emitted from the discharge vessel 20 attenuates to 50% (ultraviolet attenuation distance), preferably equal to or greater than the distance at which it attenuates to 20%.

内側電極40と外側電極50との間に対して高周波高電圧が印加されると、誘電体バリア放電が生じ、ここでは、真空紫外線の波長域、すなわち波長200nm以下の紫外線(例えば波長172nm)がエキシマ光として放電容器20外へ放射される。流路管90内で酸素を含む原料ガスがエキシマランプ10周囲を流れるとこによって、オゾンが発生し、オゾンを含むガスがオゾン発生装置100外へ放出される。これにより、除菌、消臭などを行うことができる。 When a high-frequency high voltage is applied between the inner electrode 40 and the outer electrode 50, a dielectric barrier discharge occurs, in which ultraviolet light in the wavelength range of vacuum ultraviolet light, i.e., ultraviolet light with a wavelength of 200 nm or less (e.g., 172 nm), is emitted outside the discharge vessel 20 as excimer light. Ozone is generated as the raw material gas containing oxygen flows around the excimer lamp 10 in the flow tube 90, and the gas containing ozone is released outside the ozone generator 100. This allows for sterilization, deodorization, etc.

図2は、オゾン発生装置100の概略的ブロック図である。ここでは、エキシマランプ10の点灯制御に関する構成のみ図示している。 Figure 2 is a schematic block diagram of the ozone generator 100. Here, only the configuration related to the lighting control of the excimer lamp 10 is shown.

制御部110は、エキシマランプ10の点灯制御を含め、オゾン発生装置100の動作を制御する。ランプON/OFF回路120は、ランプ電源回路130と接続し、エキシマランプ10の周期的な点灯と消灯の繰り返しを実行可能なように、ランプ電源回路130の動作を制御する。制御部110など各回路へ電源供給するバッテリ140は、リチウム電池などの二次電池で構成され、USB端子ケーブルを介して充電可能である。 The control unit 110 controls the operation of the ozone generator 100, including controlling the lighting of the excimer lamp 10. The lamp ON/OFF circuit 120 is connected to the lamp power supply circuit 130, and controls the operation of the lamp power supply circuit 130 so that the excimer lamp 10 can be turned on and off periodically. The battery 140, which supplies power to each circuit, including the control unit 110, is composed of a secondary battery such as a lithium battery, and can be charged via a USB terminal cable.

オゾン発生装置100は、装置筐体100Aに設けられ、オゾン発生動作開始、オゾン発生時間設定などのために操作される操作部150を備えている。スイッチ回路(以下、操作検出スイッチという)160は、ユーザによる操作部150への入力操作を検出し、タッチセンサによって構成されている。LEDなどで構成され、筐体100Aに設けられたインジケータ170は、オゾン発生時間、バッテリ残量などを表示可能である。 The ozone generator 100 is provided with an operation unit 150 that is provided in the device housing 100A and is operated to start ozone generation operation, set the ozone generation time, etc. The switch circuit (hereinafter referred to as the operation detection switch) 160 detects input operations made by the user to the operation unit 150 and is composed of a touch sensor. An indicator 170, which is composed of an LED or the like and is provided in the housing 100A, can display the ozone generation time, remaining battery power, etc.

本実施形態では、点灯(点弧)直後の不安定な放電状態(過渡状態の放電)から、安定した放電状態(定常状態の放電)へ移行する前にエキシマランプ10を消灯(消弧)させ、その直後に再び点灯させる。このように点灯および消灯を繰り返す(以下、周期的点灯という)ことにより、過渡状態の放電を継続的に発生させる点灯方法を採用している。 In this embodiment, the excimer lamp 10 is turned off (extinguished) before the unstable discharge state (transient discharge) immediately after lighting (ignition) transitions to a stable discharge state (steady-state discharge), and then turned on again immediately after that. By repeating turning on and off in this manner (hereinafter referred to as periodic lighting), a lighting method is adopted that continuously generates a transient discharge.

誘電体バリア放電では、所定周波数によって電圧が印加されると、収斂した細線状のマイクロプラズマ放電が生じた部分で放電が継続し、細線状のマイクロプラズマ放電が生じてない部分では放電がその後も生じないという、いわゆる記憶効果がある。ここでは、いわゆる記憶効果をリセットする(放電が生じる前の状態に戻す)ように、記憶効果が生じる定常状態の放電を発生させる前に消灯し、過渡状態の放電を繰り返すリセット点灯動作を行う。 In a dielectric barrier discharge, when a voltage is applied at a certain frequency, the discharge continues in the area where the convergent thin line-shaped microplasma discharge occurs, and no discharge occurs in the area where the thin line-shaped microplasma discharge does not occur, which is called a memory effect. Here, in order to reset the so-called memory effect (return to the state before the discharge occurred), a reset lighting operation is performed in which the light is turned off before a steady state discharge that causes a memory effect occurs, and a transient state discharge is repeated.

周期的点灯は、エキシマランプ10を高周波高電圧の印加によって点灯させるときの印加電圧の周波数f1よりも低い周波数f2に基づいて行われる。例えば、印加電圧の周波数f1が1kHz~500kHzの範囲で定められる場合、周波数f2は、1~60Hzの範囲に定められる。特に、20Hz~40Hzの範囲に定めればよい。 The periodic lighting is performed based on a frequency f2 that is lower than the frequency f1 of the applied voltage when the excimer lamp 10 is lit by applying a high-frequency high voltage. For example, if the frequency f1 of the applied voltage is set in the range of 1 kHz to 500 kHz, the frequency f2 is set in the range of 1 to 60 Hz. In particular, it may be set in the range of 20 Hz to 40 Hz.

内側電極40の先端部40Tのみがランプ径方向に沿って外側電極50(特に、環状部56)と対向する構成とすることで周期的点灯によるエキシマランプ10の点灯を行うと、マイクロプラズマ放電が放電容器20において管壁に偏った放電が形成され、放電容器20全体において密に一様な放電が生じない。そのため、放電容器20内のランプ軸Cに沿った放電空間領域を大きくしても、オゾン生成量が大幅に増えることはなく、低濃度オゾン(低量のオゾン)を安定して発生させることができる。また、内側電極40から放出された異物は、放電容器20の放電空間領域を囲む領域には堆積せず、内側電極40の先端部40Tよりも後端側の放電容器20の内表面に堆積されるので、堆積物によって紫外線が遮られることを抑制される。 When the excimer lamp 10 is lit by periodic lighting with only the tip 40T of the inner electrode 40 facing the outer electrode 50 (particularly the annular portion 56) along the lamp radial direction, the microplasma discharge is biased toward the tube wall in the discharge vessel 20, and dense uniform discharge is not generated throughout the discharge vessel 20. Therefore, even if the discharge space area along the lamp axis C in the discharge vessel 20 is enlarged, the amount of ozone generated does not increase significantly, and low-concentration ozone (low amount of ozone) can be generated stably. In addition, foreign matter emitted from the inner electrode 40 is not deposited in the area surrounding the discharge space area of the discharge vessel 20, but is deposited on the inner surface of the discharge vessel 20 rearward of the tip 40T of the inner electrode 40, so that ultraviolet rays are prevented from being blocked by the deposits.

また、エキシマランプ10の周期的点灯を行うことにより、誘電体バリア放電において生じるマイクロプラズマ放電(放電柱)は、点滅(リセット)ごとに異なる位置で生じる。これは、再点灯させる瞬間に電気抵抗(温度)が低い空間領域にマイクロプラズマ放電が生じることに起因する。 In addition, by periodically lighting the excimer lamp 10, the microplasma discharge (discharge column) that occurs in the dielectric barrier discharge occurs in a different position each time the lamp is turned on (reset). This is because the microplasma discharge occurs in a spatial region with low electrical resistance (temperature) at the moment the lamp is turned on again.

比較的温度の低い空間領域に移り変わりながら過渡状態の放電が継続的に生じることにより、定常状態の放電のように、同じ領域に紫外線照射やオゾン生成し続けることがない。そのため、放電容器20の内表面側では、内側電極40から放出した異物が同じ領域に付着や堆積し続けることが抑えられ、放電容器から放射される紫外線が堆積物によって遮られてオゾン発生効率が低下することを抑制される。また、放電容器20の外表面側では、外側電極と給電線との接続部分に付着や堆積した異物の化学反応(酸化)が抑えられることにより、異物の固着化や電極の劣化や異常放電が抑制される。また、放電容器20内で一様に生じる放電によって放電容器20全体に温度上昇が生じることがなく、紫外線強度の高い放電容器20の表面付近における温度上昇が抑えられることにより、オゾンによる熱分解が抑制される。したがって、持続的に低濃度オゾンを安定して発生させることが可能となり、バッテリ容量に対してオゾン生成時間を長くすることができる。 By continuously generating a transient discharge while shifting to a spatial region with a relatively low temperature, ultraviolet radiation and ozone generation do not continue in the same region as in a steady-state discharge. Therefore, on the inner surface side of the discharge vessel 20, foreign matter emitted from the inner electrode 40 is prevented from continuing to adhere to or accumulate in the same region, and the ultraviolet rays emitted from the discharge vessel are prevented from being blocked by the deposits, resulting in a decrease in the efficiency of ozone generation. In addition, on the outer surface side of the discharge vessel 20, chemical reactions (oxidation) of foreign matter adhered to or accumulated at the connection between the outer electrode and the power supply line are suppressed, thereby preventing the adhesion of foreign matter, deterioration of the electrode, and abnormal discharge. In addition, the discharge that occurs uniformly within the discharge vessel 20 does not cause a temperature rise throughout the discharge vessel 20, and the temperature rise near the surface of the discharge vessel 20, where the ultraviolet light intensity is high, is suppressed, thereby suppressing thermal decomposition by ozone. Therefore, it is possible to continuously generate low-concentration ozone stably, and the ozone generation time can be extended relative to the battery capacity.

また、照明や露光においては異常な放電状態とみなされるスネーキングやチラツキを意図的に発生させるように、内部電極40の先端部40Tから収斂した細線状のマイクロプラズマ放電が伸び、放電容器20内面に沿って、不規則で複雑な周期的変化が恒常的に生じる。このような放電状態にしたことによって、放電容器20の同じ領域に対して紫外線を照射し続けることがなく、視覚的に演出性のある過渡状態の放電が繰り返されることになり、室内に設置してもインテリアデザインなどに馴染むことができる。 In addition, in order to intentionally generate snaking and flickering, which are considered abnormal discharge conditions when illuminated or exposed to light, a converging, thin line-like microplasma discharge extends from the tip 40T of the internal electrode 40, and irregular and complex periodic changes constantly occur along the inner surface of the discharge vessel 20. By creating such a discharge state, ultraviolet light is not continuously irradiated onto the same area of the discharge vessel 20, and a visually dramatic transient discharge is repeated, allowing the lamp to blend in with interior designs even when installed indoors.

過渡状態の放電から放射される紫外線照度は、定常状態の放電から放射される紫外線照度よりも低いので、過渡状態の放電を継続した場合、オゾン発生量は、定常状態の放電によるオゾン発生量の半分以下となる。また、低濃度によるオゾン発生を継続するため、原料ガスの流量が1m/min以下となるように、吸気ファン180の動作が制御されている。 Since the ultraviolet illuminance emitted from the discharge in the transient state is lower than that emitted from the discharge in the steady state, if the discharge in the transient state is continued, the amount of ozone generated will be less than half of the amount generated by the discharge in the steady state. In addition, in order to continue the generation of ozone at a low concentration, the operation of the intake fan 180 is controlled so that the flow rate of the raw material gas is 1 m3 /min or less.

操作検出スイッチ160は、一定時間間隔で操作部150への入力操作をモニタリング(検出)している。この操作検出スイッチ160の検出サイクル(検出周期)としての周波数f3は、周波数f2のn倍(nは自然数)に定められている。すなわち、エキシマランプ10の周期的点灯(リセットされるタイミング)動作に合わせてモニタリングを行っている。これによって、過渡状態の放電途中でのランプ電源回路130への影響がない。 The operation detection switch 160 monitors (detects) input operations to the operation unit 150 at regular time intervals. The frequency f3 as the detection cycle (detection period) of this operation detection switch 160 is set to n times the frequency f2 (n is a natural number). In other words, monitoring is performed in accordance with the periodic lighting (reset timing) operation of the excimer lamp 10. This prevents any effect on the lamp power supply circuit 130 during discharge in a transient state.

エキシマランプ10は、上述した内側電極40の一部を放電空間Sに露出させた放電容器の構成に限定されず、放電容器の形状、内側電極の配置構成などは任意である。例えば、二重管構造ランプなどにも適用することが可能である。また、バッテリ駆動による小型の紫外線照射装置やオゾン発生装置だけでなく、商用電源を用いた紫外線照射装置、オゾン発生装置として構成することも可能である。 The excimer lamp 10 is not limited to the configuration of a discharge vessel in which a portion of the inner electrode 40 is exposed to the discharge space S described above, and the shape of the discharge vessel and the arrangement of the inner electrode are arbitrary. For example, it can be applied to a double-tube structure lamp. Also, it can be configured not only as a small battery-powered ultraviolet irradiation device or ozone generator, but also as an ultraviolet irradiation device or ozone generator that uses a commercial power source.

10 エキシマランプ
20 放電容器
100 オゾン発生装置
110 制御部
120 ランプON/OFF回路

REFERENCE SIGNS LIST 10 Excimer lamp 20 Discharge vessel 100 Ozone generator 110 Control unit 120 Lamp ON/OFF circuit

Claims (10)

エキシマランプと、
前記エキシマランプを点灯制御する制御部とを備え、
前記制御部が、過渡状態の放電を継続するように、前記エキシマランプの点灯と消灯を繰り返すことを特徴とする紫外線照射装置。
An excimer lamp,
a control unit that controls the lighting of the excimer lamp,
The ultraviolet irradiation device, wherein the control unit repeatedly turns on and off the excimer lamp so as to continue the discharge in a transient state.
前記エキシマランプの点灯と消灯を周期的に繰り返す周波数f2が、前記エキシマランプに対し印加される電圧の周波数f1よりも、低いことを特徴とする請求項1に記載の紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device according to claim 1, characterized in that the frequency f2 at which the excimer lamp is periodically turned on and off is lower than the frequency f1 of the voltage applied to the excimer lamp. 前記周波数f2が、1~60Hzの範囲で定められることを特徴とする請求項2に記載の紫外線照射装置 3. The ultraviolet irradiation device according to claim 2, wherein the frequency f2 is set in the range of 1 to 60 Hz. ユーザによる入力操作を検出する操作検出スイッチをさらに備え、
前記操作検出スイッチが、周波数f3=f2×n(nは自然数)の周期で、入力操作を検出することを特徴とする請求項2乃至3のいずれかに記載の紫外線照射装置。
Further comprising an operation detection switch for detecting an input operation by a user,
4. The ultraviolet irradiation device according to claim 2, wherein the operation detection switch detects an input operation at a frequency of f3=f2×n (n is a natural number).
請求項1乃至4のいずれかに記載の紫外線照射装置を備えたことを特徴とするオゾン発生装置。 An ozone generator comprising an ultraviolet irradiation device according to any one of claims 1 to 4. エキシマランプと、
前記エキシマランプを点灯制御する制御部とを備え、
前記制御部が、過渡状態の放電を継続するように、前記エキシマランプの点灯と消灯を繰り返すことを特徴とするオゾン発生装置。
An excimer lamp,
a control unit that controls the lighting of the excimer lamp,
2. An ozone generator comprising: a control unit that repeatedly turns on and off the excimer lamp so as to continue a discharge in a transient state.
過渡状態の放電を繰り返すときのオゾン生成量が、定常状態の放電におけるオゾン生成量の半分以下であることを特徴とする請求項6に記載のオゾン発生装置。 The ozone generator according to claim 6, characterized in that the amount of ozone generated when transient discharge is repeated is less than half the amount of ozone generated when steady-state discharge is performed. 前記エキシマランプが配置される流路管をさらに備え、
前記流路管を流れる、酸素を含む流体の流量が、1m/min以下であることを特徴とする請求項6または7に記載のオゾン発生装置。
a flow path tube in which the excimer lamp is disposed,
8. The ozone generator according to claim 6, wherein the flow rate of the oxygen-containing fluid flowing through the flow pipe is 1 m 3 /min or less.
ユーザによる入力操作を検出する操作検出スイッチをさらに備え、
前記操作検出スイッチが、周波数f3=f2×n(f2はエキシマランプの点灯と消灯を繰り返す周波数、nは自然数)の検出周期で、入力操作を検出することを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載のオゾン発生装置。
Further comprising an operation detection switch for detecting an input operation by a user,
9. The ozone generator according to claim 6, wherein the operation detection switch detects an input operation at a detection period of frequency f=f×n (f is a frequency at which the excimer lamp is repeatedly turned on and off, and n is a natural number).
少なくとも放電容器内に少なくとも一部が露出している電極を備えたエキシマランプの点灯方法であって、
過渡状態の放電を継続するように、前記エキシマランプの点灯と消灯を繰り返すことを特徴とするエキシマランプの点灯方法。
A method for operating an excimer lamp having an electrode at least a part of which is exposed inside a discharge vessel, comprising the steps of:
A method for operating an excimer lamp, comprising repeatedly turning on and off the excimer lamp so as to continue a discharge in a transient state.
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