JP5092329B2 - 短波長紫外線放電灯及び紫外線照射処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、少なくとも２２０ｎｍ以下の波長領域に発光する短波長紫外線放電灯及びこの放電灯を搭載し放電灯から放射される紫外線を利用した紫外線照射処理装置に関する。
短波長域の紫外線は、有害物や有機物の分解や殺菌等に利用されている。特に、２２０ｎｍ以下の波長域の紫外線は、Ｈ−ＯＨを解離するエネルギーを有するため、水中に含まれる有機物を分解するための紫外線照射処理装置に利用される。
ここで、図７に、紫外線照射処理装置の従来例を示す。図７は、従来の紫外線照射処理装置の構成を模式的に示す断面図である。
図７中、１はステンレス製のシリンダーであり、その両端はフランジ７ａ，７ｂで閉じられている。被処理水５は、入水口のフランジ７ｃ側から出水口のフランジ７ｄ側に向けて流れるが、被処理水５のショートパスを防止するために、シリンダー１内には複数の還流板６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅが配置されている。
４は、短波長紫外線放電灯（以下、放電灯）であり、２２０ｎｍ以下の波長の紫外線を含む光を放射する。一般には、２２０ｎｍ以下の波長域から長波長域に透過性を有する石英ガラス管で構成された低圧水銀蒸気放電灯が使用される。
２は、透光管であり、放電灯４と被処理水５とを隔離し、放電灯４と同様に、２２０ｎｍ以下の波長域から長波長域に透過性を有する石英ガラスで構成される（透光管２と放電灯４は、通常、複数本を平行して設置されるが、図７では１本のみを示す）。紫外線は、透光管２を透過して被処理水５に照射される。水分子Ｈ２ＯのＨ-ＯＨの結合エネルギーは４９９ｋＪ／ｍｏｌであるから、２２０ｎｍ以下の波長の紫外線は、水分子Ｈ２Ｏを解離してＯＨラジカルを生成する。生成されたＯＨラジカルは、例えば次式に示すように、水中の有機物をＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏに分解する。
Ｈ２Ｏ＋ｈν(１８５ｎｍ) → Ｈ＋ＯＨラジカル
ＣｎＨｍＯｋ＋ＯＨラジカル → ＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２Ｏ
（ｎ，ｍ，ｋは、１，２，３，・・・）
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次に、図７中の放電灯４についてより詳細に説明する。放電灯４は、石英ガラスから構成された管体３１とその両端に一対の電極３２ａ，３２ｂとを備える。管体３１内には、発光金属として水銀が封入されている。そして、一方の側の電極３２ｂは、リード線３によって他端側に電気的に導出され、他方の側の電極３２ａに繋がるリード線３とともに口金３７に収められている。リード線３は、放電灯４の外壁に沿って引き回されるため、放電灯４からの発熱に耐え得る必要がある。このため、リード線３には、例えばＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（テトラフルオロエチレン樹脂）等のフッ素樹脂からなる絶縁体で導線を被覆した絶縁導体が使用されている。この放電灯４に所定の電源を供給して点灯させると、１８５ｎｍの紫外線を含む水銀特有の紫外線や可視光線が放射され、上述した有機物の分解反応に寄与する。
ところで、放電灯４は、紫外線出力の低下にともない、概ね半年〜１年間で定期的に交換する必要があるが、従来の、リード線３に絶縁被覆体としてフッ素樹脂を使用した放電灯４では、交換の際に刺激臭や皮膚への刺激痛があった。これは、２２０ｎｍ以下の波長域を利用する装置特有の問題であり、２４０〜２８０ｎｍの波長域を利用する紫外線照射処理装置には見られない現象である。
すなわち、フッ素樹脂のＣ−Ｆ結合エネルギーは５３９ｋＪ／ｍｏｌであることから、２４０〜２８０ｎｍの波長域の紫外線を受けても障害にならないが、２２０ｎｍ以下の波長域の紫外線に曝されると、リード線３を構成するフッ素樹脂からフッ素成分が解離する。これが、周囲の湿気と反応して、有害なフッ化水素又はフッ化水素酸を生成すると考えられている。このフッ化水素やフッ化水素酸が、放電灯４が挿入される透光管２の構成材料の石英ガラスと反応して透光管２に白濁を生じ、この白濁により被処理物への照射光量が低減して処理効率の低下を招いていた。また、２２０ｎｍ以下の波長域の紫外線を利用する放電灯４や紫外線処理装置を扱う場合には、フッ化水素やフッ化水素酸などの有害なハロゲン系ガスの発生は、人体の安全及び環境保全上、極めて重大な障害であった。
このため、放電灯のリード線として、導線被覆のない非絶縁導線を使用し、放電灯への供給電源が切断されない限り、透光管から放電灯を抜き出せないように構成された紫外線照射処理装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
しかし、特許文献１に記載された構造の紫外線照射処理装置では、この装置を新規に製造することはできるが、既設の従来の構造を備えた装置の場合には改造に費用と時間を要することから適用し難い。また、非絶縁導線をリード線として使用した放電灯では、作業者が扱いにくい。
そこで、リード線を構成する絶縁体として、例えばポリイミド、ポリアミドイミド等の高分子化合物もしくはマイカ等の無機絶縁体からなる非ハロゲン系の絶縁体を使用することが考えられる（特願２００６−４１４０４号）。
しかしながら、このような非ハロゲン系の絶縁体で被覆されたリード線を使用した場合には、フッ素樹脂の比誘電率が２．１程度であるのに対して、例えばポリイミドやポリアミドイミドの比誘電率は３．２以上であり、マイカは７．０以上であり、ほとんどの非ハロゲン系の絶縁体の比誘電率はフッ素樹脂よりも高い傾向にある。誘電体のコンデンサー容量は比誘電率に比例するため、比誘電率が高いということは、対地間や対向電位間のコンデンサー容量が大きくなることを意味する。よって、Ｉ＝Ｖ×ωＣ（Ｉは電流、Ｖは電圧、Ｃはコンデンサー容量、ωはω＝２πｆとなる常数）の関係から、コンデンサーを介して、アースや対向電位へ流れる漏洩電流の増大を招きやすい。
通常、紫外線照射処理装置には、複数の放電灯と、これら放電灯を２０〜１００ｋＨｚの高周波を駆動して安定に点灯させるための電子安定器が複数搭載されている。電子安定器には、点灯・消灯及び全光点灯・調光点灯等の遠隔操作や、放電灯が不点灯になった場合の点灯異常表示、電源操作盤内が過熱した場合の温度異常表示、さらには事故の拡大を未然に防止するための保護回路など種々の機能も付加されている。これらの機能は、数ｍＡオーダーの微小な電流信号で操作されており、極めて微小であっても漏洩電流の増大は電子安定器の誤動作を誘発しかねない。
特開２００２−２８２８５１号公報
本発明の目的は、２２０ｎｍ以下の波長域を含む紫外線が放射される短波長紫外線放電灯において、被処理物の処理効率の低下を防止し、人体に安全で、運転操作の信頼性に優れた短波長紫外線放電灯及びそれを使用した紫外線照射処理装置を提供することにある。
本発明に係る短波長紫外線放電灯は、石英ガラス管の両端に互いに対向する一対の電極を備え、少なくとも２２０ｎｍ以下の波長域に発光する物質を封入し、一方の側の前記電極に電気的に接続されたリード線を前記石英ガラス管の外壁に沿って他方の側に導き、他方の側の前記電極に電気的に接続された導線と同じ側で供給電源に接続してなる短波長紫外線放電灯において、前記石英ガラス管の外壁に沿って他方の電極近傍に導かれたリード線が、フッ素樹脂絶縁体で被覆された絶縁導体上に金属製の外装部材を有することを特徴とする。
すなわち、短波長紫外線放電灯は、２２０ｎｍ以下の波長域を含む紫外線を放射する片口金型の放電灯であり、石英ガラス管の外壁に沿って引き回されるリード線を備える。このリード線は、フッ素樹脂絶縁体で導線が被覆された絶縁導体上に金属製の外装部材を有する。これにより、導線を被覆する絶縁体がフッ素樹脂絶縁体から構成されていても、該絶縁体上には金属製の外装部材が設けられているため、放電灯から２２０ｎｍ以下の紫外線を照射した場合に、フッ素樹脂が直に紫外線に曝されることがない。よって、フッ化水素やフッ化水素酸の発生が防止されるため、人体に対して安全であり、さらには、透光管を構成する石英ガラスとこれらフッ化水素やフッ化水素酸が反応して透光管に白濁を生じることもなく、被処理物への照射光量の低減を防止できる。また、絶縁体として比誘電率の低いフッ素樹脂を使用することで、漏洩電流の発生を抑制して放電灯を点灯させるための電子安定器の誤作動を防止し、運転操作の信頼性の向上を図ることができる。
また、本発明に係る短波長紫外線放電灯は、前記フッ素樹脂絶縁体で被覆された絶縁導体が、導体上にフッ素樹脂の押し出し成形、管状被覆又はテープ巻回により被覆されてなることを特徴とする。
これによれば、導体上にフッ素樹脂絶縁体を低コストで容易に被覆することができる。
また、本発明に係る短波長紫外線放電灯は、前記金属製の外装部材が、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル又はニッケル合金からなることを特徴とする。
これによれば、耐熱、耐紫外線に優れ、酸化しにくい金属を金属製の外装部材に使用することで、耐久性の向上を図ることができる。
また、本発明に係る短波長紫外線放電灯は、前記金属製の外装部材が、蒸着、管状被覆、テープ巻回、繊維の編組又はこれらの組み合わせにより前記絶縁導体上に設けられることを特徴とする。
これによれば、金属製の外装部材を絶縁導体上に低コストで容易に設けることができる。
また、本発明に係る短波長紫外線放電灯は、前記石英ガラス管の外壁に沿って他方の電極近傍に導かれたリード線と、前記他方の側の電極に電気的に接続される導線とを、一体となる口金に収納し、前記供給電源に着脱可能に構成したことを特徴とする。
これによれば、着脱が容易であり、取扱が便利である。
また、本発明に係る紫外線照射処理装置は、短波長紫外線放電灯を、少なくとも２２０ｎｍ以下の波長域に透光性を有する透光管に内挿することを特徴とする。
これによれば、短波長紫外線放電灯から放射される紫外線を透光管の壁を介して被処理物に照射することで、例えば水中の有機物の分解反応処理に寄与する。
また、本発明に係る紫外線照射処理装置は、石英ガラス管の両端に互いに対向する一対の電極を備え少なくとも２２０ｎｍ以下の波長域に発光する物質を封入してなる短波長紫外線放電灯を、少なくとも２２０ｎｍ以下の波長域に透光性を有する透光管に内挿してなる紫外線照射処理装置において、前記短波長紫外線放電灯の一方の側の口金に嵌合するソケットを介して電気的に接続されたリード線を、フッ素樹脂絶縁体で被覆された絶縁導体上に金属製の外装部材を設けて構成し、前記リード線を前記短波長紫外線放電灯の外壁に沿って他方の側に導き、他方の側の口金に嵌合するソケットと同じ側で前記短波長紫外線放電灯を点灯するための供給電源に接続することを特徴とする。
すなわち、紫外線照射処理装置は、２２０ｎｍ以下の波長域を含む紫外線を放射する両口金型の短波長紫外線放電灯を、２２０ｎｍ以下の波長域に透光性を有する透光管に内挿したものである。この短波長紫外線放電灯は、透光管内で引き回されるリード線を備える。このリード線は、フッ素樹脂絶縁体で導線が被覆された絶縁導体上に金属製の外装部材が設けられている。これにより、導線を被覆する絶縁体がフッ素樹脂絶縁体から構成されていても、この絶縁体上には金属製の外装部材が設けられているため、放電灯から２２０ｎｍ以下の紫外線を放射した場合に、フッ素樹脂が直に紫外線に曝されることがない。よって、フッ化水素やフッ化水素酸の発生が防止されるため、人体に対して安全であり、さらには、透光管を構成する石英ガラスとこれらフッ化水素やフッ化水素酸が反応して透光管に白濁を生じることもなく、被処理物への照射光量の低減を防止できる。また、絶縁体として比誘電率の低いフッ素樹脂を使用することで、漏洩電流の発生を抑制して放電灯を点灯させるための電子安定器の誤作動を防止し、運転操作の信頼性の向上を図ることができる。
また、本発明に係る紫外線照射処理装置は、前記フッ素樹脂絶縁体で被覆された絶縁導体が、導体上にフッ素樹脂の押し出し成形、管状被覆又はテープ巻回により被覆されてなることを特徴とする。
これによれば、導体上にフッ素樹脂絶縁体を低コストで容易に被覆することができる。
また、本発明に係る紫外線照射処理装置は、前記金属製の外装部材が、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル又はニッケル合金からなることを特徴とする。
これによれば、耐熱、耐紫外線に優れ、酸化しにくい金属を金属製の外装部材に使用することで、耐久性の向上を図ることができる。
また、本発明に係る紫外線照射処理装置は、前記金属製の外装部材が、蒸着、管状被覆、テープ巻回、繊維の編組又はこれらの組み合わせにより前記絶縁導体上に設けられることを特徴とする。
これによれば、金属製の外装部材を絶縁導体上に低コストで容易に設けることができる。
本発明によれば、被処理物の処理効率の低下を防止し、人体に安全で、運転操作の信頼性に優れた短波長紫外線放電灯及びそれを使用した紫外線照射処理装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は、本発明の一実施形態に係る短波長紫外線放電灯の構成を模式的に示す断面図である。なお、上述した図７に示した放電灯と同一の構成部分には、同一の符号を付してその説明を簡略または省略する。
放電灯１００は、２２０ｎｍ以下の波長域から長波長域にわたって透過性を有する外径１５ｍｍ、全長１．６ｍの石英ガラスから構成された管体３１を有する。管内径と放電電流と電位傾度の関係を適正にした放電灯１００は、高効率で高出力形である。管体３１の両端には、一対のフィラメント（電極）３２ａ，３２ｂが約１．５ｍの間隔で対向して配置されている。一対のフィラメント３２ａ，３２ｂは、それぞれインナーリード３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄに継止され、モリブデン箔３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄとアウターリード３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを介して管体３１内に封止されるとともに、管体３１の外部に電気的に導かれる。なお、管体３１内には、水銀と希ガスが適量封入されている。また、放電灯１００は、一方に、管端部を保護するためのセラミック製のキャップ３６を備え、他方に、給電ピン１０ａ，１０ｂを有するセラミック製の口金３７を備えている。
リード線６０は、一方のフィラメント３２ｂに電気的に接続されたアウターリード３５ｃに圧着接続され、管体３１の外壁に沿って他方のフィラメント３２ａ近傍に導かれ、口金３７の中で給電ピン１０ｂに半田付けされている。フィラメント３２ａのアウターリード３５ｂも口金３７内で給電ピン１０ａに半田付けされており、いわゆる片口金型放電灯の形態をなしている。リード線６０は、図２に示すように、断面積が約０．６ｍｍ２の銅製の撚線導線からなる導体２１を、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）の押し出し成形から作られたフッ素樹脂絶縁体２２で絶縁した絶縁導体上に、外装部材２３ａとして厚さ１５０μｍ、幅８ｍｍのアルミニウム製のテープを螺旋状に巻き回し、さらにこのテープ上に、外装部材２３ｂとして外径５００μｍのアルミニウム繊維を編組したものである。ここでは、ＦＥＰの押し出し成形により、撚線導線からなる導体２１上にフッ素樹脂絶縁体２２を被覆して絶縁したが、これ以外に、例えば管状被覆、テープ巻回により被覆することもできる。また、フッ素樹脂絶縁体２２としては、上記ＦＥＰ以外に、例えばＥＴＦＥ，ＰＦＡ，ＰＴＦＥ等の周知のフッ素樹脂を用いることもできる。また、外装部材２３ａ，２３ｂの材質として、アルミニウムを使用したが、これ以外に、耐熱性、耐紫外線特性に優れ、酸化し難い金属であれば特に限定されるものではなく、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル又はニッケル合金が好ましい。
この放電灯１００を２２０ｎｍ以下の波長域に透光性を有する周知の石英ガラス製の透光管（不図示）に内挿して紫外線照射処理装置を構成し、所定の電子安定器（不図示）を介して例えば放電電流１Ａで点灯させると、放電灯１００の電力の約５％に相当する７．５Ｗが１８５ｎｍの紫外線エネルギーとして放射され、その紫外線の一部は管体３１の外壁に沿って引き回されたリード線６０にも照射される。このとき、ＦＥＰからなるフッ素樹脂絶縁体２２上には、外装部材２３ａ，２３ｂとしてアルミニウム製のテープが螺旋状に巻き回され、さらにテープ上がアルミニウム繊維で編組されているので、フッ素樹脂絶縁体２２には、直に紫外線があたらない。よって、リード線６０から有害なフッ化水素やフッ化水素酸の発生が防止されるため、透光管を構成する石英ガラスとこれらフッ化水素やフッ化水素酸が反応して透光管に白濁を生じることもなく被処理物への照射光量の低減を防止できる。また、リード線６０において、銅製の撚線導線からなる導体２１を被覆するフッ素樹脂絶縁体２２として、比誘電率の低い例えばＦＥＰ等のフッ素樹脂を使用することで、漏洩電流が発生し難く、電子安定器の誤作動を防止することができる。
ここで、放電灯１００を数１００本用意し、これら放電灯１００を周知の透光管に内挿して紫外線照射処理装置を運転した結果、特段の不具合もなく満足される性能を発揮した。また、この紫外線照射処理装置を１年間使用した後、放電灯１００を交換した際には安全、環境、健康上は勿論のこと、交換、取り扱い、廃棄作業の際にも何ら障害がないことが確認された。
したがって、本実施形態によれば、放電灯１００の管体３１外壁に沿って引き回されるリード線６０を、ＦＥＰからなるフッ素樹脂絶縁体２２上に、外装部材２３ａ，２３ｂとしてアルミニウム製のテープを螺旋状に巻き回し、さらにこのテープ上にアルミニウム繊維を編組して構成することで、２２０ｎｍ以下の紫外線を放電灯１００から放射しても有害なフッ化水素やフッ化水素酸の発生が防止され、人体に安全である。また、透光管を構成する石英ガラスとこれらフッ化水素やフッ化水素酸が反応して透光管に白濁を生じることもなく、被処理物への照射光量の低減を防止できる。また、撚線導線からなる導体２１を被覆するフッ素樹脂絶縁体２２として比誘電率の低いフッ素樹脂を使用することで、電子安定器の誤作動を防止し、運転操作の信頼性の向上を図ることができる。
なお、本実施形態では、図１に示すような、対向する電極３２ａ，３２ｂへ接続される給電ピン１０ａ，１０ｂが口金３７内に収められた形態の片口金型放電灯を用いて放電灯１００及び紫外線照射処理装置について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図３に示すような、リード線６０を管体３１の前方に引き出して供給電源にコネクター接続する形態の放電灯１００Ａでもよい。
次に、本発明の一実施形態に係る紫外線照射処理装置について、図４を用いて説明する。図４は、両口金型放電灯を適用した紫外線照射処理装置の構成を模式的に示す断面図である。図１、図３に示した放電灯とは、その形態が両口金型放電灯である点が異なる。なお、図１及び図３に示した放電灯と同一の構成部分には、同一の符号を付してその説明を簡略または省略する。
紫外線照射処理装置２００は、２２０ｎｍ以下の波長域に透光性を有する透光管２に放電灯１００Ｂを内挿してなる。放電灯１００Ｂは、２２０ｎｍ以下の波長域を含む紫外線を放射する両口金型放電灯である。放電灯１００Ｂの両端の電極３２ａ，３２ｂとそれぞれ電気的に接続された口金３７ａ，３７ｂには、ソケット５０ａ，５０ｂが嵌合され、ソケット５０ｂに接続されたリード線６０が、透光管２内でソケット５０ａ側まで引き回され、ソケット５０ａ側で前記放電灯１００Ｂを点灯するための供給電源への接続を着脱する構造である。なお、リード線６０は、上述したとおりであり、図１、図２、図３に示すものと同様である。
このような両口金型の放電灯１００Ｂを適用した紫外線照射処理装置２００においても、リード線６０（図２参照）を、フッ素樹脂絶縁体２２で導体２１が被覆された絶縁導体上に、外装部材２３ａ，２３ｂとしてアルミニウム製のテープを螺旋状に巻き回し、さらにアルミニウム繊維で編組して構成することで、２２０ｎｍ以下の紫外線を放電灯１００Ｂから放射しても、フッ素樹脂絶縁体２２には、直に紫外線があたらない。よって、リード線６０から有害なフッ化水素やフッ化水素酸の発生が防止されるため、人体に対して安全であり、さらには、透光管を構成する石英ガラスとこれらフッ化水素やフッ化水素酸が反応して透光管に白濁を生じることもなく、被処理物への照射光量の低減を防止できる。また、漏洩電流も発生し難く、電子安定器の誤作動を防止できる。
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
なお、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、リード線６０において、フッ素樹脂絶縁体２２で被覆された導体２１は、撚線導線からなるが、導体２１の形態は任意であり、例えば単線、集合線又は編組線を用いることもできる。
また、本実施形態では、一対のフィラメント３２ａ，３２ｂのそれぞれ片側にリード線６０を接続し、給電ピン１０ａ，１０ｂを備えた口金３７を有するインスタントスタート型の低圧水銀蒸気放電灯、すなわち管体３１の外に引き回されたリード線６０が１本の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、一対のフィラメント３２ａ，３２ｂにリード線６０をそれぞれ接続し、フィラメント３２ａ，３２ｂを予め加熱させてから放電させるプレヒート型の低圧水銀蒸気放電灯、すなわち管体３１の外に引き回されたリード線６０が複数あってもよい。放電灯１００の口金３７の形状も任意である。
また、放電灯１００，１００Ａ，１００Ｂは、上記水銀蒸気放電灯以外に、例えばエキシマランプ、キセノンランプ等の２２０ｎｍ以下の波長域に発光する光源にも適用することができる。この場合にも、本実施形態と同様の効果が得られる。
また、紫外線照射処理装置において、放電灯１００，１００Ａ，１００Ｂを挿入する透光管２は、その両端に開口部を有する形状に限られず、その一端は封止されたものでもよい。また、該装置は、横型に限られず、縦型でもよい。
次に、本発明を実施例により説明する。この実施例では、図１〜４に示した一実施形態のリード線６０において、フッ素樹脂絶縁体を金属製の外装部材で覆うことが好適な理由を図５と図６を用いて説明する。図５（ａ）は、本実施例で使用した試験用紫外線照射処理装置の構成を模式的に示す断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａａで切断した断面図である。図６は、比較例で使用した試験用リード線の構成を模式的に示す断面図である。
［実施例１］
図５（ａ）、図５（ｂ）に示す試験用の紫外線照射処理装置を用いて、試験用リード線３００の紫外線耐久性試験を所定期間行い、その結果を表１に示した。この試験用紫外線照射処理装置は、１８５ｎｍの波長を含む紫外線を放射し、外径１５ｍｍ、全長１．６ｍの両口金型の低圧水銀蒸気放電灯１００Ｂの管体のほぼ全長にわたって、その周囲に同一の試験用リード線３００を１２本束ねてニッケル裸線（不図示）で緊縛した後、これを石英ガラス製の透光管２に挿入し、透光管２の両端をゴムキャップ６０で封じて構成した。なお、放電灯１００Ｂ１本に対して試験用リード線３００を１２本としたのは、管体の外を引き回される試験用リード線３００からのフッ化水素やフッ化水素酸の発生と、石英ガラスから構成された透光管２の内側表面が白濁する現象を加速させるためである。
本実施例で使用した試験用リード線３００は、図２に示したリード線６０において、導体２１として断面積が約０．６ｍｍ２のスズめっき銅を使用し、フッ素樹脂絶縁体２２（厚さ０．１５ｍｍ）としてＥＴＦＥを使用し、外装部材２３ａ，２３ｂとして厚さ２０μｍのアルミニウム製のテープを巻き回し、そのテープ上にスズめっきされた銅繊維を編組して構成したものである。
図５（ａ）、図５（ｂ）に示す試験用の紫外線照射処理装置を用いて、試験用リード線３００の紫外線耐久性試験を所定期間行い、その結果を表１に示した。この試験用紫外線照射処理装置は、１８５ｎｍの波長を含む紫外線を放射し、外径１５ｍｍ、全長１．６ｍの両口金型の低圧水銀蒸気放電灯１００Ｂの管体のほぼ全長にわたって、その周囲に同一の試験用リード線３００を１２本束ねてニッケル裸線（不図示）で緊縛した後、これを石英ガラス製の透光管２に挿入し、透光管２の両端をゴムキャップ６０で封じて構成した。なお、放電灯１００Ｂ１本に対して試験用リード線３００を１２本としたのは、管体の外を引き回される試験用リード線３００からのフッ化水素やフッ化水素酸の発生と、石英ガラスから構成された透光管２の内側表面が白濁する現象を加速させるためである。
本実施例で使用した試験用リード線３００は、図２に示したリード線６０において、導体２１として断面積が約０．６ｍｍ２のスズめっき銅を使用し、フッ素樹脂絶縁体２２（厚さ０．１５ｍｍ）としてＥＴＦＥを使用し、外装部材２３ａ，２３ｂとして厚さ２０μｍのアルミニウム製のテープを巻き回し、そのテープ上にスズめっきされた銅繊維を編組して構成したものである。
［比較例１］
試験用リード線３００として、図６に示す、厚さ０．１５ｍｍのＦＥＰからなるフッ素樹脂絶縁体２２が剥き出しのリード線を使用した以外は、実施例１と同様に行い、結果を表１に示した。
［比較例２］
試験用リード線３００として、図６に示す、厚さ０．１５ｍｍのＥＴＦＥからなるフッ素樹脂絶縁体２２が剥き出しのリード線を使用した以外は、実施例１と同様に行い、結果を表１に示した。
［比較例３］
試験用リード線３００として、図６に示すフッ素樹脂絶縁体２２の代わりに、厚さ０．２５ｍｍのＰＶＣ（ポリ塩化ビニル樹脂）からなる絶縁体を適用し、この絶縁体が剥き出しのリード線を使用した以外は、実施例１と同様に行い、結果を表１に示した。
表１から明らかなように、試験用リード線３００として金属製の外装部材を使用した実施例１では、リード線３００の外側表面が黒色に変色したものの、透光管２の外観に変化は見られず、白濁を生じなかった。リード線３００の外側表面の黒色は、最外部の編組されたスズめっき銅繊維中のスズが、１８４．９ｎｍの紫外線と酸素によって生成するオゾンにより、スズ酸化物を生成したと考えられる。このスズ酸化物は、被処理物に対して紫外線照射する場合に、なんら障害となるものではない。よって、実施例１で使用した金属製の外装部材を用いたリード線３００は、図１に示したような片口金型放電灯のリード線としても好適に使用できる。
また、比較例１の、ＦＥＰからなるフッ素樹脂絶縁体２２が剥き出しのリード線３００（図６参照）では、透光管２の内側表面に白濁が生じた。上述したとおり、この白濁は、被処理物へ紫外線照射する場合に紫外線照度の減衰を招く。また、白濁の要因となるフッ化水素やフッ化水素酸の発生は、人体に有害である。よって、比較例１で使用したフッ素樹脂絶縁体２２が剥き出しのリード線３００は、図１に示した片口金型放電灯のリード線として不適である。
また、比較例２の、耐紫外線特性に優れるＥＴＦＥからなるフッ素樹脂絶縁体２２が剥き出しのリード線３００では、フッ素樹脂が劣化して絶縁性を失った。さらに、透光管２の内側表面は、比較例１に示したＦＥＰを用いたリード線を使用した場合よりも、白濁の程度が著しい。よって、比較例２で使用したフッ素樹脂絶縁体２２が剥き出しのリード線３００は、図１に示した片口金型放電灯のリード線として不適である。
また、比較例３の、ＰＶＣからなる絶縁体を使用したリード線では、ＰＶＣが劣化して、ＰＶＣで被覆されていた導体が露出した。よって、比較例３で使用したＰＶＣ絶縁体が剥き出しのリード線は、図１に示した片口金型放電灯のリード線として不適である。
したがって、フッ素樹脂絶縁体で導体が絶縁された絶縁導体上に、金属製の外装部材を設けたリード線は、２２０ｎｍ以下の紫外線が放射される放電灯の管体の外を引き回されるリード線として好適である。
１…シリンダー、２…透光管、３，６０…リード線、４，１００，１００Ａ…放電灯、５…被処理水、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…還流板、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ…フランジ、１０ａ，１０ｂ…給電ピン、２１…導体、２２…フッ素樹脂絶縁体、２３ａ，２３ｂ…外装部材、３１…管体、３２ａ，３２ｂ…フィラメント、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ…インナーリード、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ…モリブデン箔、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ…アウターリード、３６…キャップ、３７，３７ａ，３７ｂ…口金、５０ａ，５０ｂ…ソケット、２００…紫外線照射処理装置。
Claims (10)
- 石英ガラス管の両端に互いに対向する一対の電極を備え、該石英ガラス管内に少なくとも２２０ｎｍ以下の波長域に発光する物質を封入し、一方の側の前記電極に電気的に接続されたリード線は前記石英ガラス管の外壁に沿って他方の側に導かれ、かつ該他方の側の前記電極に電気的に接続された導線と同じ側で供給電源に接続してなる短波長紫外線放電灯において、
前記石英ガラス管の外壁に沿って他方の電極近傍に導かれたリード線が、フッ素樹脂絶縁体で被覆された絶縁導体上に金属製の外装部材を被覆してなることを特徴とする短波長紫外線放電灯。 - 前記フッ素樹脂絶縁体で被覆された絶縁導体は、導体上にフッ素樹脂の押し出し成形、管状被覆又はテープ巻回により被覆されてなることを特徴とする請求項１に記載の短波長紫外線放電灯。
- 前記金属製の外装部材は、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル又はニッケル合金からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の短波長紫外線放電灯。
- 前記金属製の外装部材は、蒸着、管状被覆、テープ巻回、繊維の編組又はこれらの組み合わせにより前記絶縁導体上に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の短波長紫外線放電灯。
- 前記石英ガラス管の外壁に沿って他方の電極近傍に導かれたリード線と、前記他方の側の電極に電気的に接続される導線とを、一体となる口金に収納し、前記供給電源に着脱可能に構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の短波長紫外線放電灯。
- 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の短波長紫外線放電灯を、少なくとも２２０ｎｍ以下の波長域に透光性を有する透光管に内挿することを特徴とする紫外線照射処理装置。
- 石英ガラス管の両端に互いに対向する一対の電極を備え、少なくとも２２０ｎｍ以下の波長域に発光する物質を封入してなる短波長紫外線放電灯を、少なくとも２２０ｎｍ以下の波長域に透光性を有する透光管に内挿してなる紫外線照射処理装置において、
前記短波長紫外線放電灯の一方の側の口金に嵌合するソケットを介して電気的に接続されたリード線を、フッ素樹脂絶縁体で被覆された絶縁導体上に金属製の外装部材を被覆して構成し、前記リード線を前記短波長紫外線放電灯の外壁に沿って前記短波長紫外線放電灯の他方の側に導き、該他方の側の口金に嵌合するソケットと同じ側で、前記短波長紫外線放電灯を点灯するための供給電源に接続することを特徴とする紫外線照射処理装置。 - 前記フッ素樹脂絶縁体で被覆された絶縁導体は、導体上にフッ素樹脂の押し出し成形、管状被覆又はテープ巻回により被覆されてなることを特徴とする請求項７に記載の紫外線照射処理装置。
- 前記金属製の外装部材は、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル又はニッケル合金からなることを特徴とする請求項７又は８に記載の紫外線照射処理装置。
- 前記金属製の外装部材は、蒸着、管状被覆、テープ巻回、繊維の編組又はこれらの組み合わせにより前記絶縁導体上に設けられることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の紫外線照射処理装置。
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