紫外線ランプ、紫外線ランプユニット及び紫外線ランプ装置
【課題】小形化が可能であるとともに、高い紫外線照度を確保し得る紫外線ランプ、紫外線ランプユニット及びこれらを用いた紫外線ランプ装置を提供する。
【解決手段】本発明は、軸方向へ互いに略平行に延出する直管部１ｃを有して中間部１ａが屈曲されるとともに、両端部に熱陰極形の一対の電極２ａ、２ｂが封止されて封止部４が形成され、管外径の寸法Ｄがφ５ｍｍ〜φ８ｍｍであって、前記封止部４から軸方向の端部までの全長の寸法Ｌが３５ｍｍ〜６０ｍｍ、軸方向と直交する方向の幅寸法Ｗが１２ｍｍ〜１８ｍｍに形成された紫外線透過性のバルブ１と、このバルブ１内に封入された水銀及び希ガスを含む放電媒体とを備える紫外線ランプである。
【解決手段】本発明は、軸方向へ互いに略平行に延出する直管部１ｃを有して中間部１ａが屈曲されるとともに、両端部に熱陰極形の一対の電極２ａ、２ｂが封止されて封止部４が形成され、管外径の寸法Ｄがφ５ｍｍ〜φ８ｍｍであって、前記封止部４から軸方向の端部までの全長の寸法Ｌが３５ｍｍ〜６０ｍｍ、軸方向と直交する方向の幅寸法Ｗが１２ｍｍ〜１８ｍｍに形成された紫外線透過性のバルブ１と、このバルブ１内に封入された水銀及び希ガスを含む放電媒体とを備える紫外線ランプである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線ランプ、紫外線ランプユニット及びこれらを用いた紫外線ランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、紫外線ランプとして例えば、波長２５３．７ｎｍの紫外線を発生する紫外線殺菌ランプを用いて行う殺菌は、使用方法が簡単で、塩素や塩素化合物による殺菌のようにダイオキシン等の有害物を発生する危険性がなく、安全性の高い殺菌方法として利用が進んでいる。
【０００３】
これらの場合、小形機器に搭載されて使用される小形形状の殺菌ランプの需要が増加してきており、機器の小形化に伴い殺菌ランプの小形化が要請され、また、同時に紫外線殺菌出力の増大も要求されている。
【０００４】
従来、このような殺菌ランプにおいては、直管形の蛍光ランプと同様に、直管状のガラスバルブの両端に一対の電極を対向して設け、この電極間の放電により紫外線を発生させるものが知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
また、電球形の小形の殺菌ランプが製品化されている。この殺菌ランプは、全長が６０ｍｍ〜６５ｍｍ、バルブ径がφ１５ｍｍ〜φ２０ｍｍ程度のサイズに設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３１９７６号公報
【特許文献２】特開２００３−１５７８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、一般的に、短時間で殺菌能力を発揮するためには、紫外線照度は、１５０μＷ／ｃｍ２以上必要であり、これを達成するには、殺菌ランプの放電路長を長くして大きなランプ電力を投入しなければならない。したがって、殺菌ランプの大形化を招来するという課題が発生する。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、小形化が可能であるとともに、高い紫外線照度を確保し得る紫外線ランプ、紫外線ランプユニット及びこれらを用いた紫外線ランプ装置を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の紫外線ランプは、軸方向へ互いに略平行に延出する直管部を有して中間部が屈曲されるとともに、両端部に熱陰極形の一対の電極が封止されて封止部が形成され、管外径の寸法がφ５ｍｍ〜φ８ｍｍであって、前記封止部から軸方向の端部までの全長の寸法が３５ｍｍ〜６０ｍｍ、軸方向と直交する方向の幅寸法が１２ｍｍ〜１８ｍｍに形成された紫外線透過性のバルブと、このバルブ内に封入された水銀及び希ガスを含む放電媒体と を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、小形化が可能であるとともに、高い紫外線照度を確保し、高密度の紫外線出力を得ることができる紫外線ランプ、紫外線ランプユニット及びこれらを用いた紫外線ランプ装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る紫外線ランプとしての殺菌ランプを示す正面図である。
【図２】測定試料としての各殺菌ランプを示す正面図である。
【図３】測定試料としての各殺菌ランプの放電路長（アーク長）と紫外線照度（ＵＶ照度）との関係を示すグラフである。
【図４】同アーク長と紫外線効率との関係を示すグラフである。
【図５】同バルブ体積と紫外線照度との関係を示すグラフである。
【図６】同紫外線効率と紫外線密度との関係を示すグラフである。
【図７】同管径と紫外線効率との関係を示すグラフである。
【図８】殺菌ランプの結線状態を示す結線図である。
【図９】同殺菌ランプの結線状態を示す結線図である。
【図１０】同じく、殺菌ランプの結線状態を示す結線図である。
【図１１】ランプ電力と紫外線照度との関係を示すグラフである。
【図１２】同じく、ランプ電力と紫外線照度との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の第２の実施形態（実施例１）において、バルブの端部に設けられた接続部を示す正面図である。
【図１４】同（実施例２）において、バルブの端部に設けられた接続部を示す正面図である。
【図１５】同じく、（実施例３）において、バルブの端部に設けられた接続部を示す正面図である。
【図１６】同じく、（実施例４）において、バルブの端部に設けられた接続部を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の第１の実施形態について図１乃至図１０を参照して説明する。図１は、紫外線ランプとしての殺菌ランプを示す正面図、図２は、測定試料としての殺菌ランプを示す正面図、図３は、各殺菌ランプの放電路長（アーク長）と紫外線照度（ＵＶ照度）との関係を示すグラフ、図４は、各殺菌ランプのアーク長と紫外線効率との関係を示すグラフ、図５は、各殺菌ランプのバルブ体積と紫外線照度との関係を示すグラフ、図６は、各殺菌ランプの紫外線効率と紫外線密度との関係を示すグラフ、図７は、バルブの管径と紫外線効率との関係を示すグラフ、図８乃至図１０は、殺菌ランプの結線状態を示す結線図、図１１及び図１２は、ランプ電力と紫外線照度との関係を示すグラフである。
【００１３】
図１において、紫外線ランプとしての殺菌ランプは、気密性のバルブ１と、このバルブ１内の両端部に封装された一対の電極２ａ、２ｂと、この電極２ａ、２ｂに接続され外部に導出されたリード部材３ａ、３ｂとを備えている。
【００１４】
バルブ１は、管外径の寸法Ｄがφ５ｍｍ〜φ８ｍｍの透明ガラス製の断面略円筒状の管体が、中間部１ａで屈曲されて湾曲した頂部１ｂを有する略Ｕ字状に形成されている。すなわち、バルブ１は、管状をなし、軸方向へ互いに略平行に延出する直管部１ｃを有して中間部１ａが屈曲されて略Ｕ字形に連続して形成されたＵ字形屈曲バルブである。
【００１５】
バルブ１の両端部は、ピンチシールによって封止され、封止部４が形成されて気密空間を有している。このバルブ１は、例えば、波長３００ｎｍ以下の紫外線を透過する紫外線透過材料である石英ガラスを用いて形成されている。なお、バルブ１は、紫外線透過材料であれば、軟質系のソーダライムガラスや硬質系のホウケイ酸ガラス等を用いることができる。
【００１６】
封止部４の中央部には、封止切りによってチップオフされた円筒状の細管、すなわち、排気管５が突出している。この排気管５は、ランプの製造過程で希ガスが封入されて置換された後に、溶断することによって封止される。
【００１７】
バルブ１の気密空間内には、放電媒体として水銀及び希ガスが封入されている。水銀は、純水銀の形又はアマルガムの形で封入することができる。また、希ガスには、アルゴンを主体としたものが用いられているが、ネオン、クリプトンやキセノン又はこれらの混合ガスを用いることができる。この希ガスは、２００Ｐａ〜１３００Ｐａの圧力で封入されている。
【００１８】
一対の電極２ａ、２ｂは、熱陰極形であり、タングステン製の２重コイル状のフィラメント電極である。この電極２ａ、２ｂには、電子放射物質、例えば、バリウム、ストロンチウム、カルシウムを主体とする酸化物が塗布されている。そして、これら一対の電極２ａ、２ｂは、ガラスステム６によって保持された各一対のリード部材３ａ、３ｂの内端間に接続され支持されている。
【００１９】
リード部材３ａ、３ｂは、内部導入線部３ｉと、封着導体部３ｓと、外部導出線部３ｏとから構成されており、内部導入線部３ｉは、バルブ１の気密空間内に延在していて先端部に電極２ａ、２ｂが継線されている。封着導体部３ｓは、封止部４に気密に封着され、外部導出線部３ｏは、封止部４から外部に導出されており、図示しない点灯回路に接続されるようになっている。これら内部導入線部３ｉ、封着導体部３ｓ、外部導出線部３ｏは、同一の導電性材料によって一体的に構成してもよいし、また、例えば、封着導体部３ｓには、ジュメット線等の封着性の良好な材質の導体を格別に用いるようにしてもよい。
【００２０】
このように形成されたバルブ１は、管外径の寸法Ｄがφ５ｍｍ〜φ８ｍｍであって、封止部４から軸方向の端部、すなわち、頂部１ｂまでの全長の寸法Ｌが３５ｍｍ〜６０ｍｍに形成され、軸方向と直交する方向の幅寸法Ｗが１２ｍｍ〜１８ｍｍに形成されている。また、一対の電極２ａ、２ｂ間で形成される放電路長（アーク長）は、５０ｍｍ〜１００ｍｍとなっている。
【００２１】
本実施形態の殺菌ランプにおいては、具体的に、管外径の寸法Ｄがφ７ｍｍ、封止部４から軸方向の端部までの全長の寸法Ｌが５１ｍｍ、軸方向と直交する方向の幅寸法Ｗが１７ｍｍに形成されている。また、放電路長は、６６ｍｍに形成されている。
【００２２】
以上のような本実施形態の殺菌ランプによれば、小形化が可能であるとともに、高い紫外線照度を確保し、高密度の紫外線出力を得ることができ、小形化に最適な管径、形状を実現することができる。
次に、上記のような殺菌ランプの設計に至った根拠について、図２乃至図７に示す測定及び調査分析結果を参照して説明する。
まず、図２に示すように、（Ａ）〜（Ｉ）までの９種類の各種形態、サイズの殺菌ランプを試料として用意した。これら試料の概要を順次説明する。
【００２３】
（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）タイプは、小形の電球形のランプであり、略円筒状の透明のガラスバルブｂ内に、リード部材ｌをステムｓに封着し、このリード部材ｌに一対の電極としてのコイル状フィラメントｆがＶ字状をなすように接続されている。また、リード部材ｌは、Ｅ１７口金ｃに接続されている。
【００２４】
このようなタイプのランプにおいて、全長Ｌ（口金ｃ端部からバルブｂ端部）が６０ｍｍ〜６５ｍｍ、管外径の寸法Ｄがφ１５ｍｍ〜φ２０ｍｍの寸法の範囲内で、寸法の異なる（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３種類のものを用意した。
【００２５】
（Ｄ）タイプは、略円筒状の透明のガラスバルブｂ内に、一対のコイル状フィラメントｆを軸方向にフィラメントｆ間の距離を空けて対向して配置したものである。全長Ｌは、４３ｍｍであり、管外径の寸法Ｄは、φ１２ｍｍである。
【００２６】
（Ｅ）タイプは、直管状のバルブｂの両端部に対向してコイル状フィラメントｆが配置されているものである。全長Ｌは、８３ｍｍであり、管外径の寸法Ｄは、φ１２ｍｍである。
【００２７】
（Ｆ）タイプは、端子ピンが突設された口金ｃに、Ｕ字形屈曲バルブｂを立設するように設けたものである。また、バルブｂの両端部にコイル状フィラメントｆが配置されている。全長Ｌは、５５ｍｍ、管外径の寸法Ｄは、φ１２ｍｍであり、軸方向と直交する方向の幅寸法Ｗは、２７ｍｍである。
（Ｇ）タイプは、上記本実施形態の殺菌ランプである。
【００２８】
（Ｈ）タイプは、本体ｕの一端側にＥ１７口金ｃが配設され、他端側に（Ｇ）タイプと同様なバルブｂを２本並設するように配置したものである。また、本体ｕには、点灯回路が内蔵されている。全長Ｌは、９２ｍｍ、管外径の寸法Ｄは、φ７ｍｍであり、側面視における幅寸法Ｗ1は、１６ｍｍである。
【００２９】
（Ｉ）タイプは、本体ｕの一端側にＥ１４口金ｃが配設され、他端側に螺旋状に巻回されたバルブｂが配設されたものである。また、バルブｂの両端部には、図示しないコイル状フィラメントｆが配置され、本体ｕには、点灯回路が内蔵されている。全長Ｌは、８４ｍｍ、管外径の寸法Ｄは、φ７ｍｍであり、幅寸法Ｗは、３０ｍｍである。
【００３０】
以上のような（Ａ）〜（Ｉ）の殺菌ランプは、点灯回路を介して電力が供給されることにより、放電し点灯する。これら（Ａ）〜（Ｉ）の殺菌ランプの放電方式は、電極間距離の狭い（Ａ）〜（Ｄ）は、グロー・アーク放電であり、（Ｅ）〜（Ｉ）は、アーク放電となる。
【００３１】
次に、図３乃至図６を参照して（Ａ）〜（Ｉ）の殺菌ランプについて、これらランプを５０ｍＡ〜１５０ｍＡの電流で点灯し、紫外線照度（ＵＶ照度）（μＷ／ｃｍ２）を測定し調査分析した結果を説明する。この紫外線照度（ＵＶ照度）は、バルブｂ表面から２０ｃｍ離れた距離で測定した値である。
【００３２】
まず、図３は、放電路長（アーク長）と紫外線照度（ＵＶ照度）との関係を示している。図中、横軸は、電極間で形成されるアーク長（ｍｍ）を示し、縦軸は、ＵＶ照度（μＷ／ｃｍ２）を示している。例えば、アーク長が約３ｍｍ〜５ｍｍのアーク長が短い（Ａ）〜（Ｄ）のランプは、ＵＶ照度が低く、アーク長が約２５０ｍｍのアーク長が長い（Ｉ）のランプは、ＵＶ照度が高い。
【００３３】
したがって、アーク長が長い方がＵＶ照度が高くなる傾向となり、ＵＶ照度は、アーク長に依存していることが分かる。また、有効な殺菌能力を発揮するためには、ＵＶ照度が１５０μＷ／ｃｍ２以上必要であることからすると、少なくともアーク長は、５０ｍｍ以上を確保する必要がある。
【００３４】
しかしながら、アーク長は、バルブｂの外形に依存し、アーク長を長くすると、バルブｂの外形が大きくなり、ランプが大形化してしまうこととなり、小形化の実現が困難となる。
【００３５】
次に、図４に示すように、放電路長（アーク長）と紫外線効率（ＵＶ効率）との関係を調べた。ここで、ＵＶ効率（μＷ／ＷＬ）は、単位ランプ出力（Ｗ）あたりのＵＶ照度（μＷ／ｃｍ２）を示した値である。図中、横軸は、アーク長（ｍｍ）を示し、縦軸は、ＵＶ効率（μＷ／ＷＬ）を示している。
【００３６】
アーク長が長くなるほどＵＶ効率が上昇する傾向となるが、バルブｂの形態にも依存し、管外径の寸法Ｄがφ７ｍｍの（Ｇ）のランプが最もＵＶ効率が良好であることが分かる。
【００３７】
例えば、（Ｈ）及び（Ｉ）のランプにおいては、アーク長は長いが、それに応じてＵＶ効率が上昇していない。これは、（Ｈ）及び（Ｉ）のランプでは、形状損失が発生し、つまり、バルブｂの内側に向かう光が相互に干渉して外方に放射されず、ロスが発生しているものと考えられる。
【００３８】
続いて、図５に示すように、ランプの小形化のもう一つのファクターであるバルブ体積と紫外線照度（ＵＶ照度）との関係を調べた。バルブ体積は、バルブｂの外形上において占める体積である。図中、横軸は、バルブ体積（ｃｍ３）を示し、縦軸は、ＵＶ照度（μＷ／ｃｍ２）を示している。
【００３９】
（Ａ）〜（Ｄ）のランプでは、バルブ体積を大きくしてもＵＶ照度は、５０μＷ／ｃｍ２程度を超えることができない。また、管外径の寸法Ｄがφ１２ｍｍの（Ｅ）及び（Ｆ）のランプの場合もバルブ体積を大きくしてもＵＶ照度は、１２０μＷ／ｃｍ２程度を超えることができない。
【００４０】
これに対し、管外径の寸法Ｄがφ７ｍｍの（Ｇ）、（Ｈ）及び（Ｉ）のランプの場合では、バルブ体積が１０ｃｍ３以下であっても２００μＷ／ｃｍ２の高照度を達成することが可能となる。
【００４１】
次に、図６に示すように、紫外線効率（ＵＶ効率）と紫外線密度（ＵＶ密度）との関係を調べた。この場合、高密度のＵＶ照度を表すために、ＵＶ照度をバルブ体積で除して「ＵＶ密度」として表現することができる。図中、横軸は、ＵＶ効率（μＷ／ＷＬ）を示し、縦軸は、ＵＶ密度（μＷ／ｃｍ３）を示している。
【００４２】
小形で高照度のランプほどＵＶ密度が高いといえる。グラフから明らかなように、本実施形態の（Ｇ）のランプが最もＵＶ効率が高く、かつＵＶ密度も最も高いことが分かる。
【００４３】
さらに、図７に示すように、管外径の寸法Ｄと紫外線効率（ＵＶ効率）との関係を調査した。ここでは、管外径の寸法Ｄが異なる６種類の直管状のバルブを有する殺菌ランプを試料としている。直管状のバルブの両端部には、コイル状フィラメントが配置されている。管外径の寸法Ｄは、φ３ｍｍ、φ５ｍｍ、φ７ｍｍ、φ１０ｍｍ、φ１２．５ｍｍ、φ１５．５ｍｍの６種類であり、各全長Ｌは、１００ｍｍである。これらランプにランプ電流１００ｍＡの一定電流を流して点灯した。
【００４４】
図中、横軸は、管外径の寸法Ｄ（ｍｍ）を示し、縦軸は、紫外線効率（ＵＶ効率）（％）を示している。ＵＶ効率は、管外径の寸法Ｄがφ７ｍｍのランプを１００とし場合の値である。グラフに示されるように、管外径の寸法Ｄがφ７ｍｍ前後にＵＶ効率が最適な領域があり、これにより管外径の寸法Ｄがφ５ｍｍ〜φ８ｍｍの範囲が好適な値であることが分かる。
【００４５】
以上の測定及び調査分析結果を総合すると、小形化できるとともに、高い紫外線照度を確保し得、高紫外線効率、高紫外線密度の出力を達成するに最適なバルブの形状及び寸法は、前記（Ｇ）タイプの殺菌ランプであり、管外径の寸法Ｄがφ５ｍｍ〜φ８ｍｍであって、封止部から軸方向の端部までの全長の寸法Ｌが３５ｍｍ〜６０ｍｍに形成され、軸方向と直交する方向の幅寸法Ｗが１２ｍｍ〜１８ｍｍに形成されるバルブとなる。
【００４６】
次に、図８乃至図１０を参照して本実施形態における殺菌ランプの結線状態について説明する。図８は、殺菌ランプが接続された点灯回路を示し、図９は、グロースタータ方式の点灯回路を示し、図１０は、高周波点灯方式の点灯回路を示している。
【００４７】
図８において、殺菌ランプは、点灯回路１０に接続されている。具体的には、電源ＡＣに安定器１１を介して一対の電極２ａ、２ｂが直列に接続されるように結線され、殺菌ランプと点灯回路１０とで殺菌ランプユニットが構成されている。ここで、電源ＡＣ側と殺菌ランプのリード部材３ａ、３ｂ、つまり、外部導出線部３ｏとの接続は、適宜ソケット等を適用して行うことができきる。
【００４８】
このように構成された殺菌ランプユニットに電源ＡＣをスイッチＳＷを操作して投入すると、リード部材３ａ、３ｂを通じて電極２ａ、２ｂに電流が流れて発熱し予熱され、熱電子が放出され、電極２ａ、２ｂ間にアーク放電が生成されて点灯する。そして、この放電により紫外線が発生し、紫外線は、バルブ１を透過して外部に放射される。
【００４９】
図９において、殺菌ランプユニットは、殺菌ランプと、この殺菌ランプが接続され、これを点灯制御する 点灯回路１０とを備えている。点灯回路１０は、安定器１１、点灯管１２を備えており、殺菌ランプをグロースタータ方式で点灯制御するものである。図に示すように、電源ＡＣ及び点灯管１２は、電極２ａ、電極２ｂに接続されている。点灯管１２は、例えば、バイメタルからなる可動電極１２ａ及び固定電極１２ｂを備えており、点灯管１２の両端には雑音防止用のコンデンサ１３が接続されている。
【００５０】
このように構成された殺菌ランプユニットの動作を説明する。スイッチＳＷを操作して電源ＡＣを投入すると、点灯管１２がグロー放電して可動電極１２ａの温度が上がり、可動電極１２ａが固定電極１２ｂに接触する。これによりグロー放電が止まり、電極２ａ、２ｂに通電され電流が多く流れて発熱し予熱される。そして、グロー放電が止まると可動電極１２ａは冷却され固定電極１２ｂから離れる瞬間、安定器のインダクタンスによるパルス電圧が電極２ａ、２ｂ間に印加され、電極２ａ、２ｂ間にアーク放電が生成され、ランプが点灯し、前記予熱が停止される。このような動作において、主として点灯管１２は、電極２ａ、２ｂへの通電を遮断して予熱を停止する予熱停止手段としての機能を有するものである。
【００５１】
したがって、ランプ点灯後、電極２ａ、２ｂの予熱が予熱停止手段により停止されるため、ランプの温度上昇が抑制され、また、電力損失が少なくなり、ランプの小形化に有利となる。なお、ランプ点灯後、予熱を停止する予熱停止手段とは、その時間的な前後は厳密なものではない。例えば、ランプの点灯と予熱の停止が同時的に行われる場合をも許容する。
【００５２】
図１０において、殺菌ランプユニットは、殺菌ランプと、この殺菌ランプが接続され、これを点灯制御する高周波点灯回路１０とを備えている。点灯回路１０は、フィルタ回路１５、整流平滑回路１６、インバータによる高周波変換回路１７及びランプ点灯回路１８とから構成されており、ランプ点灯回路１８にはランプの電極２ａ、２ｂが接続されるようになっている。フィルタ回路１５は、商用交流電源ＡＣに接続され、ノイズによる機器の誤動作や他の機器への障害を防止する機能をなし、整流平滑回路１６は、商用交流を整流平滑し、高周波変換回路１７は、直流を２０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの高周波に変換し、この高周波を点灯周波数としてランプ点灯回路１８に供給する。ランプ点灯回路１８は、ランプの始動、点灯維持機能を有する。
【００５３】
また、ランプ点灯回路１８には、正温度特性抵抗素子や負温度特性抵抗素子が実装されていて予熱停止手段の機能を有するように構成されている。この場合も効率が良好でランプの小形化の実現に有利となる。
【００５４】
次に、図１１及び図１２において、殺菌ランプのランプ電力と紫外線照度（ＵＶ照度）との関係を示している。図１１は、点灯回路に鉄心形安定器を用いたものであり、図１２は、点灯回路に電子回路（高周波点灯回路）を用いたものである。図中、横軸は、ランプ電力（Ｗ）を示し、縦軸は、ＵＶ照度（μＷ／ｃｍ２）を示している。
【００５５】
図１１及び図１２に示すいずれの場合であってもランプ電力を上げれば、ＵＶ照度も上昇する。また、いずれの場合であっても２Ｗ〜３Ｗの低電力の投入で、有効な殺菌能力を発揮する１５０μＷ／ｃｍ２以上の紫外線照度が得られることが確認できた。
【００５６】
次に、第２の実施形態について図１３乃至図１６を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には、同一符号を付し重複した説明は省略する。
本実施形態では、バルブ１の端部に口金等の接続部８を設けて電極２ａ、２ｂに通電する各種形態を示している。
（実施例１）
【００５７】
図１３に示すように、接続部８として略直方体形状に形成された口金が設けられている。この口金からは、電極２ａ、２ｂに接続された４本の端子ピンが並設するように突出して設けられている。したがって、口金を図示しないソケットを介して点灯回路に接続することによりランプの点灯が可能となる。
（実施例２）
【００５８】
図１４に示すように、接続部８として略楕円筒状に形成された口金が設けられている。この口金からは、電極２ａ、２ｂに接続された４本の端子ピンが突出して設けられている。なお、端子ピンは、図示上、前後２本が重なるように配置されている。実施例１と同様に、口金を図示しないソケットを介して点灯回路に接続することによりランプの点灯が可能となる
（実施例３）
【００５９】
図１５に示すように、接続部８は、略直方体形状に形成されており、この接続部８からは、電極２ａ、２ｂに接続されたリード部材３ａ、３ｂが導出されている。
したがって、このリード部材３ａ、３ｂを点灯回路に接続することによりランプの点灯が可能となる。
（実施例４）
【００６０】
図１６に示すように、接続部８は、バルブ１の各端部に設けられている。接続部８は、例えば、シリコーンゴム等の材料によって略円筒のキャップ状に形成されており、この接続部８からは、電極２ａ、２ｂに接続されたリード部材３ａ、３ｂが導出されている。
したがって、実施例３と同様に、このリード部材３ａ、３ｂを点灯回路に接続することによりランプの点灯が可能となる。
【００６１】
なお、上記図８乃至図１０にて説明した点灯回路１０を例えば、接続部８内に内蔵させるようにし、点灯回路１０をランプに一体的に組込むように構成することができる。また、点灯回路１０をランプに一体的に組込むように構成できれば、その構成は、格別限定されるものではない。
【００６２】
次に、図示は省略するが、本発明の実施形態に係る紫外線ランプ装置として殺菌装置について説明する。前記殺菌ランプは、歯ブラシ殺菌装置、靴殺菌装置や水殺菌装置等の各種殺菌装置に適用可能である。
【００６３】
この場合、殺菌ランプは、小形化されているため、殺菌装置の小形化を図ることができ、また、有効な殺菌効果を発揮できる殺菌装置を提供することが可能となる。
【００６４】
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、紫外線ランプとしては、殺菌ランプに限らず、宝石、鉱石等の各種鑑別、文書の偽造発見、舞台や看板の照明に用いられる４００ｎｍ以下の波長の紫外線を放射するブラックライトに適用可能である。
【００６５】
また、殺菌装置としては、紫外線を照射することによって生じる殺菌作用を利用するように構成されたあらゆる装置を含むものである。歯ブラシ殺菌装置、靴殺菌装置、水殺菌装置等に限らず、例えば、冷蔵庫に殺菌ランプ及びその点灯回路を内蔵することにより構成される庫内冷蔵食品の殺菌装置やエアコンに内蔵されることによって循環空気を殺菌する殺菌装置が含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・バルブ
１ａ・・・中間部
１ｃ・・・直管部
２ａ、２ｂ・・・電極
３ａ、３ｂ・・・リード部材
４・・・封止部
１０・・・点灯回路
Ｄ・・・管外径の寸法
Ｌ・・・全長の寸法
Ｗ・・・幅寸法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線ランプ、紫外線ランプユニット及びこれらを用いた紫外線ランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、紫外線ランプとして例えば、波長２５３．７ｎｍの紫外線を発生する紫外線殺菌ランプを用いて行う殺菌は、使用方法が簡単で、塩素や塩素化合物による殺菌のようにダイオキシン等の有害物を発生する危険性がなく、安全性の高い殺菌方法として利用が進んでいる。
【０００３】
これらの場合、小形機器に搭載されて使用される小形形状の殺菌ランプの需要が増加してきており、機器の小形化に伴い殺菌ランプの小形化が要請され、また、同時に紫外線殺菌出力の増大も要求されている。
【０００４】
従来、このような殺菌ランプにおいては、直管形の蛍光ランプと同様に、直管状のガラスバルブの両端に一対の電極を対向して設け、この電極間の放電により紫外線を発生させるものが知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
また、電球形の小形の殺菌ランプが製品化されている。この殺菌ランプは、全長が６０ｍｍ〜６５ｍｍ、バルブ径がφ１５ｍｍ〜φ２０ｍｍ程度のサイズに設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３１９７６号公報
【特許文献２】特開２００３−１５７８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、一般的に、短時間で殺菌能力を発揮するためには、紫外線照度は、１５０μＷ／ｃｍ２以上必要であり、これを達成するには、殺菌ランプの放電路長を長くして大きなランプ電力を投入しなければならない。したがって、殺菌ランプの大形化を招来するという課題が発生する。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、小形化が可能であるとともに、高い紫外線照度を確保し得る紫外線ランプ、紫外線ランプユニット及びこれらを用いた紫外線ランプ装置を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の紫外線ランプは、軸方向へ互いに略平行に延出する直管部を有して中間部が屈曲されるとともに、両端部に熱陰極形の一対の電極が封止されて封止部が形成され、管外径の寸法がφ５ｍｍ〜φ８ｍｍであって、前記封止部から軸方向の端部までの全長の寸法が３５ｍｍ〜６０ｍｍ、軸方向と直交する方向の幅寸法が１２ｍｍ〜１８ｍｍに形成された紫外線透過性のバルブと、このバルブ内に封入された水銀及び希ガスを含む放電媒体と を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、小形化が可能であるとともに、高い紫外線照度を確保し、高密度の紫外線出力を得ることができる紫外線ランプ、紫外線ランプユニット及びこれらを用いた紫外線ランプ装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る紫外線ランプとしての殺菌ランプを示す正面図である。
【図２】測定試料としての各殺菌ランプを示す正面図である。
【図３】測定試料としての各殺菌ランプの放電路長（アーク長）と紫外線照度（ＵＶ照度）との関係を示すグラフである。
【図４】同アーク長と紫外線効率との関係を示すグラフである。
【図５】同バルブ体積と紫外線照度との関係を示すグラフである。
【図６】同紫外線効率と紫外線密度との関係を示すグラフである。
【図７】同管径と紫外線効率との関係を示すグラフである。
【図８】殺菌ランプの結線状態を示す結線図である。
【図９】同殺菌ランプの結線状態を示す結線図である。
【図１０】同じく、殺菌ランプの結線状態を示す結線図である。
【図１１】ランプ電力と紫外線照度との関係を示すグラフである。
【図１２】同じく、ランプ電力と紫外線照度との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の第２の実施形態（実施例１）において、バルブの端部に設けられた接続部を示す正面図である。
【図１４】同（実施例２）において、バルブの端部に設けられた接続部を示す正面図である。
【図１５】同じく、（実施例３）において、バルブの端部に設けられた接続部を示す正面図である。
【図１６】同じく、（実施例４）において、バルブの端部に設けられた接続部を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の第１の実施形態について図１乃至図１０を参照して説明する。図１は、紫外線ランプとしての殺菌ランプを示す正面図、図２は、測定試料としての殺菌ランプを示す正面図、図３は、各殺菌ランプの放電路長（アーク長）と紫外線照度（ＵＶ照度）との関係を示すグラフ、図４は、各殺菌ランプのアーク長と紫外線効率との関係を示すグラフ、図５は、各殺菌ランプのバルブ体積と紫外線照度との関係を示すグラフ、図６は、各殺菌ランプの紫外線効率と紫外線密度との関係を示すグラフ、図７は、バルブの管径と紫外線効率との関係を示すグラフ、図８乃至図１０は、殺菌ランプの結線状態を示す結線図、図１１及び図１２は、ランプ電力と紫外線照度との関係を示すグラフである。
【００１３】
図１において、紫外線ランプとしての殺菌ランプは、気密性のバルブ１と、このバルブ１内の両端部に封装された一対の電極２ａ、２ｂと、この電極２ａ、２ｂに接続され外部に導出されたリード部材３ａ、３ｂとを備えている。
【００１４】
バルブ１は、管外径の寸法Ｄがφ５ｍｍ〜φ８ｍｍの透明ガラス製の断面略円筒状の管体が、中間部１ａで屈曲されて湾曲した頂部１ｂを有する略Ｕ字状に形成されている。すなわち、バルブ１は、管状をなし、軸方向へ互いに略平行に延出する直管部１ｃを有して中間部１ａが屈曲されて略Ｕ字形に連続して形成されたＵ字形屈曲バルブである。
【００１５】
バルブ１の両端部は、ピンチシールによって封止され、封止部４が形成されて気密空間を有している。このバルブ１は、例えば、波長３００ｎｍ以下の紫外線を透過する紫外線透過材料である石英ガラスを用いて形成されている。なお、バルブ１は、紫外線透過材料であれば、軟質系のソーダライムガラスや硬質系のホウケイ酸ガラス等を用いることができる。
【００１６】
封止部４の中央部には、封止切りによってチップオフされた円筒状の細管、すなわち、排気管５が突出している。この排気管５は、ランプの製造過程で希ガスが封入されて置換された後に、溶断することによって封止される。
【００１７】
バルブ１の気密空間内には、放電媒体として水銀及び希ガスが封入されている。水銀は、純水銀の形又はアマルガムの形で封入することができる。また、希ガスには、アルゴンを主体としたものが用いられているが、ネオン、クリプトンやキセノン又はこれらの混合ガスを用いることができる。この希ガスは、２００Ｐａ〜１３００Ｐａの圧力で封入されている。
【００１８】
一対の電極２ａ、２ｂは、熱陰極形であり、タングステン製の２重コイル状のフィラメント電極である。この電極２ａ、２ｂには、電子放射物質、例えば、バリウム、ストロンチウム、カルシウムを主体とする酸化物が塗布されている。そして、これら一対の電極２ａ、２ｂは、ガラスステム６によって保持された各一対のリード部材３ａ、３ｂの内端間に接続され支持されている。
【００１９】
リード部材３ａ、３ｂは、内部導入線部３ｉと、封着導体部３ｓと、外部導出線部３ｏとから構成されており、内部導入線部３ｉは、バルブ１の気密空間内に延在していて先端部に電極２ａ、２ｂが継線されている。封着導体部３ｓは、封止部４に気密に封着され、外部導出線部３ｏは、封止部４から外部に導出されており、図示しない点灯回路に接続されるようになっている。これら内部導入線部３ｉ、封着導体部３ｓ、外部導出線部３ｏは、同一の導電性材料によって一体的に構成してもよいし、また、例えば、封着導体部３ｓには、ジュメット線等の封着性の良好な材質の導体を格別に用いるようにしてもよい。
【００２０】
このように形成されたバルブ１は、管外径の寸法Ｄがφ５ｍｍ〜φ８ｍｍであって、封止部４から軸方向の端部、すなわち、頂部１ｂまでの全長の寸法Ｌが３５ｍｍ〜６０ｍｍに形成され、軸方向と直交する方向の幅寸法Ｗが１２ｍｍ〜１８ｍｍに形成されている。また、一対の電極２ａ、２ｂ間で形成される放電路長（アーク長）は、５０ｍｍ〜１００ｍｍとなっている。
【００２１】
本実施形態の殺菌ランプにおいては、具体的に、管外径の寸法Ｄがφ７ｍｍ、封止部４から軸方向の端部までの全長の寸法Ｌが５１ｍｍ、軸方向と直交する方向の幅寸法Ｗが１７ｍｍに形成されている。また、放電路長は、６６ｍｍに形成されている。
【００２２】
以上のような本実施形態の殺菌ランプによれば、小形化が可能であるとともに、高い紫外線照度を確保し、高密度の紫外線出力を得ることができ、小形化に最適な管径、形状を実現することができる。
次に、上記のような殺菌ランプの設計に至った根拠について、図２乃至図７に示す測定及び調査分析結果を参照して説明する。
まず、図２に示すように、（Ａ）〜（Ｉ）までの９種類の各種形態、サイズの殺菌ランプを試料として用意した。これら試料の概要を順次説明する。
【００２３】
（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）タイプは、小形の電球形のランプであり、略円筒状の透明のガラスバルブｂ内に、リード部材ｌをステムｓに封着し、このリード部材ｌに一対の電極としてのコイル状フィラメントｆがＶ字状をなすように接続されている。また、リード部材ｌは、Ｅ１７口金ｃに接続されている。
【００２４】
このようなタイプのランプにおいて、全長Ｌ（口金ｃ端部からバルブｂ端部）が６０ｍｍ〜６５ｍｍ、管外径の寸法Ｄがφ１５ｍｍ〜φ２０ｍｍの寸法の範囲内で、寸法の異なる（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３種類のものを用意した。
【００２５】
（Ｄ）タイプは、略円筒状の透明のガラスバルブｂ内に、一対のコイル状フィラメントｆを軸方向にフィラメントｆ間の距離を空けて対向して配置したものである。全長Ｌは、４３ｍｍであり、管外径の寸法Ｄは、φ１２ｍｍである。
【００２６】
（Ｅ）タイプは、直管状のバルブｂの両端部に対向してコイル状フィラメントｆが配置されているものである。全長Ｌは、８３ｍｍであり、管外径の寸法Ｄは、φ１２ｍｍである。
【００２７】
（Ｆ）タイプは、端子ピンが突設された口金ｃに、Ｕ字形屈曲バルブｂを立設するように設けたものである。また、バルブｂの両端部にコイル状フィラメントｆが配置されている。全長Ｌは、５５ｍｍ、管外径の寸法Ｄは、φ１２ｍｍであり、軸方向と直交する方向の幅寸法Ｗは、２７ｍｍである。
（Ｇ）タイプは、上記本実施形態の殺菌ランプである。
【００２８】
（Ｈ）タイプは、本体ｕの一端側にＥ１７口金ｃが配設され、他端側に（Ｇ）タイプと同様なバルブｂを２本並設するように配置したものである。また、本体ｕには、点灯回路が内蔵されている。全長Ｌは、９２ｍｍ、管外径の寸法Ｄは、φ７ｍｍであり、側面視における幅寸法Ｗ1は、１６ｍｍである。
【００２９】
（Ｉ）タイプは、本体ｕの一端側にＥ１４口金ｃが配設され、他端側に螺旋状に巻回されたバルブｂが配設されたものである。また、バルブｂの両端部には、図示しないコイル状フィラメントｆが配置され、本体ｕには、点灯回路が内蔵されている。全長Ｌは、８４ｍｍ、管外径の寸法Ｄは、φ７ｍｍであり、幅寸法Ｗは、３０ｍｍである。
【００３０】
以上のような（Ａ）〜（Ｉ）の殺菌ランプは、点灯回路を介して電力が供給されることにより、放電し点灯する。これら（Ａ）〜（Ｉ）の殺菌ランプの放電方式は、電極間距離の狭い（Ａ）〜（Ｄ）は、グロー・アーク放電であり、（Ｅ）〜（Ｉ）は、アーク放電となる。
【００３１】
次に、図３乃至図６を参照して（Ａ）〜（Ｉ）の殺菌ランプについて、これらランプを５０ｍＡ〜１５０ｍＡの電流で点灯し、紫外線照度（ＵＶ照度）（μＷ／ｃｍ２）を測定し調査分析した結果を説明する。この紫外線照度（ＵＶ照度）は、バルブｂ表面から２０ｃｍ離れた距離で測定した値である。
【００３２】
まず、図３は、放電路長（アーク長）と紫外線照度（ＵＶ照度）との関係を示している。図中、横軸は、電極間で形成されるアーク長（ｍｍ）を示し、縦軸は、ＵＶ照度（μＷ／ｃｍ２）を示している。例えば、アーク長が約３ｍｍ〜５ｍｍのアーク長が短い（Ａ）〜（Ｄ）のランプは、ＵＶ照度が低く、アーク長が約２５０ｍｍのアーク長が長い（Ｉ）のランプは、ＵＶ照度が高い。
【００３３】
したがって、アーク長が長い方がＵＶ照度が高くなる傾向となり、ＵＶ照度は、アーク長に依存していることが分かる。また、有効な殺菌能力を発揮するためには、ＵＶ照度が１５０μＷ／ｃｍ２以上必要であることからすると、少なくともアーク長は、５０ｍｍ以上を確保する必要がある。
【００３４】
しかしながら、アーク長は、バルブｂの外形に依存し、アーク長を長くすると、バルブｂの外形が大きくなり、ランプが大形化してしまうこととなり、小形化の実現が困難となる。
【００３５】
次に、図４に示すように、放電路長（アーク長）と紫外線効率（ＵＶ効率）との関係を調べた。ここで、ＵＶ効率（μＷ／ＷＬ）は、単位ランプ出力（Ｗ）あたりのＵＶ照度（μＷ／ｃｍ２）を示した値である。図中、横軸は、アーク長（ｍｍ）を示し、縦軸は、ＵＶ効率（μＷ／ＷＬ）を示している。
【００３６】
アーク長が長くなるほどＵＶ効率が上昇する傾向となるが、バルブｂの形態にも依存し、管外径の寸法Ｄがφ７ｍｍの（Ｇ）のランプが最もＵＶ効率が良好であることが分かる。
【００３７】
例えば、（Ｈ）及び（Ｉ）のランプにおいては、アーク長は長いが、それに応じてＵＶ効率が上昇していない。これは、（Ｈ）及び（Ｉ）のランプでは、形状損失が発生し、つまり、バルブｂの内側に向かう光が相互に干渉して外方に放射されず、ロスが発生しているものと考えられる。
【００３８】
続いて、図５に示すように、ランプの小形化のもう一つのファクターであるバルブ体積と紫外線照度（ＵＶ照度）との関係を調べた。バルブ体積は、バルブｂの外形上において占める体積である。図中、横軸は、バルブ体積（ｃｍ３）を示し、縦軸は、ＵＶ照度（μＷ／ｃｍ２）を示している。
【００３９】
（Ａ）〜（Ｄ）のランプでは、バルブ体積を大きくしてもＵＶ照度は、５０μＷ／ｃｍ２程度を超えることができない。また、管外径の寸法Ｄがφ１２ｍｍの（Ｅ）及び（Ｆ）のランプの場合もバルブ体積を大きくしてもＵＶ照度は、１２０μＷ／ｃｍ２程度を超えることができない。
【００４０】
これに対し、管外径の寸法Ｄがφ７ｍｍの（Ｇ）、（Ｈ）及び（Ｉ）のランプの場合では、バルブ体積が１０ｃｍ３以下であっても２００μＷ／ｃｍ２の高照度を達成することが可能となる。
【００４１】
次に、図６に示すように、紫外線効率（ＵＶ効率）と紫外線密度（ＵＶ密度）との関係を調べた。この場合、高密度のＵＶ照度を表すために、ＵＶ照度をバルブ体積で除して「ＵＶ密度」として表現することができる。図中、横軸は、ＵＶ効率（μＷ／ＷＬ）を示し、縦軸は、ＵＶ密度（μＷ／ｃｍ３）を示している。
【００４２】
小形で高照度のランプほどＵＶ密度が高いといえる。グラフから明らかなように、本実施形態の（Ｇ）のランプが最もＵＶ効率が高く、かつＵＶ密度も最も高いことが分かる。
【００４３】
さらに、図７に示すように、管外径の寸法Ｄと紫外線効率（ＵＶ効率）との関係を調査した。ここでは、管外径の寸法Ｄが異なる６種類の直管状のバルブを有する殺菌ランプを試料としている。直管状のバルブの両端部には、コイル状フィラメントが配置されている。管外径の寸法Ｄは、φ３ｍｍ、φ５ｍｍ、φ７ｍｍ、φ１０ｍｍ、φ１２．５ｍｍ、φ１５．５ｍｍの６種類であり、各全長Ｌは、１００ｍｍである。これらランプにランプ電流１００ｍＡの一定電流を流して点灯した。
【００４４】
図中、横軸は、管外径の寸法Ｄ（ｍｍ）を示し、縦軸は、紫外線効率（ＵＶ効率）（％）を示している。ＵＶ効率は、管外径の寸法Ｄがφ７ｍｍのランプを１００とし場合の値である。グラフに示されるように、管外径の寸法Ｄがφ７ｍｍ前後にＵＶ効率が最適な領域があり、これにより管外径の寸法Ｄがφ５ｍｍ〜φ８ｍｍの範囲が好適な値であることが分かる。
【００４５】
以上の測定及び調査分析結果を総合すると、小形化できるとともに、高い紫外線照度を確保し得、高紫外線効率、高紫外線密度の出力を達成するに最適なバルブの形状及び寸法は、前記（Ｇ）タイプの殺菌ランプであり、管外径の寸法Ｄがφ５ｍｍ〜φ８ｍｍであって、封止部から軸方向の端部までの全長の寸法Ｌが３５ｍｍ〜６０ｍｍに形成され、軸方向と直交する方向の幅寸法Ｗが１２ｍｍ〜１８ｍｍに形成されるバルブとなる。
【００４６】
次に、図８乃至図１０を参照して本実施形態における殺菌ランプの結線状態について説明する。図８は、殺菌ランプが接続された点灯回路を示し、図９は、グロースタータ方式の点灯回路を示し、図１０は、高周波点灯方式の点灯回路を示している。
【００４７】
図８において、殺菌ランプは、点灯回路１０に接続されている。具体的には、電源ＡＣに安定器１１を介して一対の電極２ａ、２ｂが直列に接続されるように結線され、殺菌ランプと点灯回路１０とで殺菌ランプユニットが構成されている。ここで、電源ＡＣ側と殺菌ランプのリード部材３ａ、３ｂ、つまり、外部導出線部３ｏとの接続は、適宜ソケット等を適用して行うことができきる。
【００４８】
このように構成された殺菌ランプユニットに電源ＡＣをスイッチＳＷを操作して投入すると、リード部材３ａ、３ｂを通じて電極２ａ、２ｂに電流が流れて発熱し予熱され、熱電子が放出され、電極２ａ、２ｂ間にアーク放電が生成されて点灯する。そして、この放電により紫外線が発生し、紫外線は、バルブ１を透過して外部に放射される。
【００４９】
図９において、殺菌ランプユニットは、殺菌ランプと、この殺菌ランプが接続され、これを点灯制御する 点灯回路１０とを備えている。点灯回路１０は、安定器１１、点灯管１２を備えており、殺菌ランプをグロースタータ方式で点灯制御するものである。図に示すように、電源ＡＣ及び点灯管１２は、電極２ａ、電極２ｂに接続されている。点灯管１２は、例えば、バイメタルからなる可動電極１２ａ及び固定電極１２ｂを備えており、点灯管１２の両端には雑音防止用のコンデンサ１３が接続されている。
【００５０】
このように構成された殺菌ランプユニットの動作を説明する。スイッチＳＷを操作して電源ＡＣを投入すると、点灯管１２がグロー放電して可動電極１２ａの温度が上がり、可動電極１２ａが固定電極１２ｂに接触する。これによりグロー放電が止まり、電極２ａ、２ｂに通電され電流が多く流れて発熱し予熱される。そして、グロー放電が止まると可動電極１２ａは冷却され固定電極１２ｂから離れる瞬間、安定器のインダクタンスによるパルス電圧が電極２ａ、２ｂ間に印加され、電極２ａ、２ｂ間にアーク放電が生成され、ランプが点灯し、前記予熱が停止される。このような動作において、主として点灯管１２は、電極２ａ、２ｂへの通電を遮断して予熱を停止する予熱停止手段としての機能を有するものである。
【００５１】
したがって、ランプ点灯後、電極２ａ、２ｂの予熱が予熱停止手段により停止されるため、ランプの温度上昇が抑制され、また、電力損失が少なくなり、ランプの小形化に有利となる。なお、ランプ点灯後、予熱を停止する予熱停止手段とは、その時間的な前後は厳密なものではない。例えば、ランプの点灯と予熱の停止が同時的に行われる場合をも許容する。
【００５２】
図１０において、殺菌ランプユニットは、殺菌ランプと、この殺菌ランプが接続され、これを点灯制御する高周波点灯回路１０とを備えている。点灯回路１０は、フィルタ回路１５、整流平滑回路１６、インバータによる高周波変換回路１７及びランプ点灯回路１８とから構成されており、ランプ点灯回路１８にはランプの電極２ａ、２ｂが接続されるようになっている。フィルタ回路１５は、商用交流電源ＡＣに接続され、ノイズによる機器の誤動作や他の機器への障害を防止する機能をなし、整流平滑回路１６は、商用交流を整流平滑し、高周波変換回路１７は、直流を２０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの高周波に変換し、この高周波を点灯周波数としてランプ点灯回路１８に供給する。ランプ点灯回路１８は、ランプの始動、点灯維持機能を有する。
【００５３】
また、ランプ点灯回路１８には、正温度特性抵抗素子や負温度特性抵抗素子が実装されていて予熱停止手段の機能を有するように構成されている。この場合も効率が良好でランプの小形化の実現に有利となる。
【００５４】
次に、図１１及び図１２において、殺菌ランプのランプ電力と紫外線照度（ＵＶ照度）との関係を示している。図１１は、点灯回路に鉄心形安定器を用いたものであり、図１２は、点灯回路に電子回路（高周波点灯回路）を用いたものである。図中、横軸は、ランプ電力（Ｗ）を示し、縦軸は、ＵＶ照度（μＷ／ｃｍ２）を示している。
【００５５】
図１１及び図１２に示すいずれの場合であってもランプ電力を上げれば、ＵＶ照度も上昇する。また、いずれの場合であっても２Ｗ〜３Ｗの低電力の投入で、有効な殺菌能力を発揮する１５０μＷ／ｃｍ２以上の紫外線照度が得られることが確認できた。
【００５６】
次に、第２の実施形態について図１３乃至図１６を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には、同一符号を付し重複した説明は省略する。
本実施形態では、バルブ１の端部に口金等の接続部８を設けて電極２ａ、２ｂに通電する各種形態を示している。
（実施例１）
【００５７】
図１３に示すように、接続部８として略直方体形状に形成された口金が設けられている。この口金からは、電極２ａ、２ｂに接続された４本の端子ピンが並設するように突出して設けられている。したがって、口金を図示しないソケットを介して点灯回路に接続することによりランプの点灯が可能となる。
（実施例２）
【００５８】
図１４に示すように、接続部８として略楕円筒状に形成された口金が設けられている。この口金からは、電極２ａ、２ｂに接続された４本の端子ピンが突出して設けられている。なお、端子ピンは、図示上、前後２本が重なるように配置されている。実施例１と同様に、口金を図示しないソケットを介して点灯回路に接続することによりランプの点灯が可能となる
（実施例３）
【００５９】
図１５に示すように、接続部８は、略直方体形状に形成されており、この接続部８からは、電極２ａ、２ｂに接続されたリード部材３ａ、３ｂが導出されている。
したがって、このリード部材３ａ、３ｂを点灯回路に接続することによりランプの点灯が可能となる。
（実施例４）
【００６０】
図１６に示すように、接続部８は、バルブ１の各端部に設けられている。接続部８は、例えば、シリコーンゴム等の材料によって略円筒のキャップ状に形成されており、この接続部８からは、電極２ａ、２ｂに接続されたリード部材３ａ、３ｂが導出されている。
したがって、実施例３と同様に、このリード部材３ａ、３ｂを点灯回路に接続することによりランプの点灯が可能となる。
【００６１】
なお、上記図８乃至図１０にて説明した点灯回路１０を例えば、接続部８内に内蔵させるようにし、点灯回路１０をランプに一体的に組込むように構成することができる。また、点灯回路１０をランプに一体的に組込むように構成できれば、その構成は、格別限定されるものではない。
【００６２】
次に、図示は省略するが、本発明の実施形態に係る紫外線ランプ装置として殺菌装置について説明する。前記殺菌ランプは、歯ブラシ殺菌装置、靴殺菌装置や水殺菌装置等の各種殺菌装置に適用可能である。
【００６３】
この場合、殺菌ランプは、小形化されているため、殺菌装置の小形化を図ることができ、また、有効な殺菌効果を発揮できる殺菌装置を提供することが可能となる。
【００６４】
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、紫外線ランプとしては、殺菌ランプに限らず、宝石、鉱石等の各種鑑別、文書の偽造発見、舞台や看板の照明に用いられる４００ｎｍ以下の波長の紫外線を放射するブラックライトに適用可能である。
【００６５】
また、殺菌装置としては、紫外線を照射することによって生じる殺菌作用を利用するように構成されたあらゆる装置を含むものである。歯ブラシ殺菌装置、靴殺菌装置、水殺菌装置等に限らず、例えば、冷蔵庫に殺菌ランプ及びその点灯回路を内蔵することにより構成される庫内冷蔵食品の殺菌装置やエアコンに内蔵されることによって循環空気を殺菌する殺菌装置が含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・バルブ
１ａ・・・中間部
１ｃ・・・直管部
２ａ、２ｂ・・・電極
３ａ、３ｂ・・・リード部材
４・・・封止部
１０・・・点灯回路
Ｄ・・・管外径の寸法
Ｌ・・・全長の寸法
Ｗ・・・幅寸法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向へ互いに略平行に延出する直管部を有して中間部が屈曲されるとともに、両端部に熱陰極形の一対の電極が封止されて封止部が形成され、管外径の寸法がφ５ｍｍ〜φ８ｍｍであって、前記封止部から軸方向の端部までの全長の寸法が３５ｍｍ〜６０ｍｍ、軸方向と直交する方向の幅寸法が１２ｍｍ〜１８ｍｍに形成された紫外線透過性のバルブと、
このバルブ内に封入された水銀及び希ガスを含む放電媒体と、
を具備することを特徴とする紫外線ランプ。
【請求項２】
前記バルブの両端部における電極間の放電路長は、５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線ランプ。
【請求項３】
前記バルブの端部には、口金が一体的に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の紫外線ランプ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の紫外線ランプと、
この紫外線ランプに接続されて、紫外線ランプを点灯制御する点灯回路と、
前記紫外線ランプの一対の電極に通電して予熱し、ランプ点灯後、この通電を遮断して予熱を停止する予熱停止手段と、
を具備することを特徴とする紫外線ランプユニット。
【請求項５】
前記点灯回路は、点灯周波数が２０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの高周波点灯回路であることを特徴とする請求項４に記載の紫外線ランプユニット。
【請求項６】
前記点灯回路が一体的に組込まれている特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の紫外線ランプ。
【請求項７】
装置本体と、
この装置本体に配設された請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の紫外線ランプと、
を具備することを特徴とする紫外線ランプ装置。
【請求項８】
装置本体と、
この装置本体に配設された請求項４又は請求項５に記載の紫外線ランプユニットと、
を具備することを特徴とする紫外線ランプ装置。
【請求項１】
軸方向へ互いに略平行に延出する直管部を有して中間部が屈曲されるとともに、両端部に熱陰極形の一対の電極が封止されて封止部が形成され、管外径の寸法がφ５ｍｍ〜φ８ｍｍであって、前記封止部から軸方向の端部までの全長の寸法が３５ｍｍ〜６０ｍｍ、軸方向と直交する方向の幅寸法が１２ｍｍ〜１８ｍｍに形成された紫外線透過性のバルブと、
このバルブ内に封入された水銀及び希ガスを含む放電媒体と、
を具備することを特徴とする紫外線ランプ。
【請求項２】
前記バルブの両端部における電極間の放電路長は、５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線ランプ。
【請求項３】
前記バルブの端部には、口金が一体的に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の紫外線ランプ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の紫外線ランプと、
この紫外線ランプに接続されて、紫外線ランプを点灯制御する点灯回路と、
前記紫外線ランプの一対の電極に通電して予熱し、ランプ点灯後、この通電を遮断して予熱を停止する予熱停止手段と、
を具備することを特徴とする紫外線ランプユニット。
【請求項５】
前記点灯回路は、点灯周波数が２０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの高周波点灯回路であることを特徴とする請求項４に記載の紫外線ランプユニット。
【請求項６】
前記点灯回路が一体的に組込まれている特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の紫外線ランプ。
【請求項７】
装置本体と、
この装置本体に配設された請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の紫外線ランプと、
を具備することを特徴とする紫外線ランプ装置。
【請求項８】
装置本体と、
この装置本体に配設された請求項４又は請求項５に記載の紫外線ランプユニットと、
を具備することを特徴とする紫外線ランプ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−２２７０７３（Ｐ２０１２−２２７０７３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９５６４４（Ｐ２０１１−９５６４４）
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（５９４０９４１４６）三共電気株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（５９４０９４１４６）三共電気株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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