JP2007299563A - 高出力殺菌ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】低温度条件下で使用した場合であっても、アマルガムと最冷部の温度差を小さくすることができ、紫外線照度の低下を好適に防止することができる高出力殺菌ランプを提供する。
【解決手段】３００ｎｍ以下の紫外線を有効に透過する石英バルブ１２と、その両端に配置された電極１４ａ，１４ｂとによって構成され、石英バルブ１２の管内に、水銀と反応してアマルガム化するインジウムリング１６、水銀、及び、希ガスを封入し、一方の電極１４ａがステムマウント１３によって支持されるように構成し、ステムマウント１３の近傍であって、電極１４ａよりも外側の位置に、インジウムリング１６を配置し、石英バルブ１２に形成されている凸部１７，１７によってインジウムリング１６が保持されるように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、水の殺菌処理等に用いられる殺菌ランプに関し、特に、管内に希ガスと水銀又はアマルガムが封入され、電極間で放電を行うことによって紫外線を放射する高出力殺菌ランプに関する。

従来より、水の殺菌処理等に用いられる紫外線殺菌ランプとして、管内に希ガス（不活性ガス）と水銀を封入した水銀ランプ（低圧水銀蒸気放電灯）が使用されている。この種の殺菌ランプは、管の両端に配置した電極間で放電を行うことにより、封入されている水銀原子が高エネルギー準位に励起され、そこから基底状態へ戻る際に紫外線輻射が生じるようになっている。

水の殺菌処理には、殺菌ランプによって２５４ｎｍの紫外線を照射することが一般的である。そして、紫外線の放射効率は、管内に封入されている水銀蒸気の圧力に依存しており、また、管内における水銀蒸気の圧力は、管の最冷部の温度によって決まる（「管の最冷部の温度における水銀蒸気圧の値」に近づいていく）。２５４ｎｍの紫外線を放射させようとする場合において、最も高い放射効率を得るための水銀蒸気の圧力は約０．８Ｐａ（６×１０^−３ｔｏｒｒ）であり、これを実現するための温度条件は４０℃である。つまり、管の最冷部の温度が４０℃であるとき、管内における水銀蒸気の圧力は約０．８Ｐａとなり、この状態にあるときに、紫外線の放射効率が最も高くなる。

しかしながら、例えば、管径が２０ｍｍ以下のランプに０．６Ａ以上のランプ電流を流した場合、ランプ点灯中の最冷部の温度は４０℃を大幅に超えてしまう。この場合、管内における水銀蒸気の圧力は最適値を外れ、紫外線照度が低下してしまうことになる。そこでこのような問題の解決策として、アマルガム（水銀と他の金属の合金）を使用する方法が広く採用されている。例えば、封入した水銀を管内でアマルガム化する方法や、純水銀を封入する代わりに、アマルガムを管内に封入するという方法が知られている。

これらの方法を採用したランプ（アマルガムランプ）においては、温度上昇に伴う水銀蒸気の圧力上昇を好適に抑制することができ、また、広い温度範囲において水銀蒸気の圧力を安定させることができ、その結果、高温時でも高い紫外線放射効率を得ることができる。

図６は、水銀と反応することによってアマルガム化しやすい金属（例えば、インジウムなど）のリング（或いはリボン）を、水銀とともに管内に封入し、水銀が管内でアマルガム化するようにしたアマルガムランプ６１の構成例を示す図である。図示されているように、このアマルガムランプ６１においては、石英バルブ６２の両端にマウント部６８，６８がそれぞれ一組ずつ配置されている。

図７は、一方のマウント部６８（図６の右側のマウント部６８）の拡大図である。このマウント部６８においては、ステムマウント６３の先端から所定間隔を置いて立設させたリード線６９ａ，６９ｂ間にコイル７０が張設されるとともに、その外周に、コイル７０の黒化を防止するためのニッケルリング６５が取り付けられている。また、ステムマウント６３の近傍（電極６４よりも外側）には、インジウム（水銀と反応することによってアマルガム化しやすい金属）のリング６６が配置されている。石英バルブ６２の管内には、水銀と希ガスが封入されており、リング６６のインジウムは、水銀と反応してアマルガム化する。

尚、何らかの要因により、インジウムのリング６６が電極６４よりも内側の領域に移動してしまった場合、放電の熱により昇温し、紫外線照度低下の原因となる可能性があるため、リング６６は、電極６４の外側の位置に固定しておく必要がある。このため、図６、図７の例では、リング６６は、一端がリード線６９ｃに接続された支柱線６７に接合されており、これにより所望の位置に保持、固定されるようになっている。

このアマルガムランプ６１においては、インジウムリング６６の外側端部からコイル７０までの寸法は、電極６４からの熱の影響を考慮して、４５ｍｍに設定されている。アマルガムランプ６１を点灯した場合、インジウムリング６６は、放電の熱と電極６４からの熱等によって次第に温度が上昇していき、徐々に紫外線照度が上昇して安定した紫外線照度になるが、インジウムリング６６の外側端部からコイル７０までの寸法が４５ｍｍよりも大きいと、点灯後、インジウムリング６６が充分な温度に達するまで（即ち、紫外線照度が安定するまで）に時間がかかってしまい、一方、４５ｍｍよりも小さい場合には、熱の影響が大き過ぎ、インジウムリング６６の温度が必要以上に高くなり、水銀蒸気の圧力が最適値から外れ、却って紫外線照度が落ちてしまうからである。

また、この種のアマルガムランプ６１においては、インジウムリング６６の外側端部から石英バルブ６２の端部までの寸法は、一般に１５ｍｍ程度に設定されている。

図８は、アマルガムをランプ管内に封入したアマルガムランプ７１の構成例を示す図である。図示されているように、このアマルガムランプ７１においては、ステムマウント７３と、電極７４（ステムマウント７３の先端において所定間隔を置いて立設させたリード線７９，７９、及び、コイル８０によって構成される）が、石英バルブ７２内の両端に一組ずつ配置される構成となっている。

石英バルブ７２の内部中央には、アマルガム７５が配置されている。アマルガム７５は、インジウム（或いは、ビスマス、鉛、スズ等の金属）と、水銀とを合金化したものであり、石英バルブ７２の内周面に対し融着されている。尚、この種のアマルガムランプ７１においては、一般に、ステムマウント７３の高さ（石英バルブ７２の端部からコイル８０までの寸法）は、３５ｍｍ程度となるように設計されている。
特開２０００−３５７４９１号公報

図６のアマルガムランプ６１は、例えば、ランプ電流０．８Ａ、ランプ電力６５Ｗという条件で連続点灯した場合、水銀蒸気が管端部へ移動し、アマルガムランプとしての紫外線特性（温度変化に対する紫外線照度の変動率が小さい）が次第に損なわれ、アマルガムを用いない水銀ランプの紫外線特性（温度変化に対する紫外線照度の変動率が大きい）に近い状態となり、紫外線照度が低下してしまう傾向がある。

以下、この点について具体的に説明する。図６のアマルガムランプ６１は、点灯すると、通常は、放電の熱と電極６４からの熱等によって、インジウムリング６６の温度が次第に上昇していき、徐々に紫外線照度が上昇し、やがて安定するように構成されている。ここで、最冷部（管端部（インジウムリング６６よりも外側）における管壁）の温度と、昇温したインジウムリング６６の温度との差がそれほど開いていない場合には、管内における水銀蒸気の圧力は、アマルガムによって制御され、管壁の温度における「アマルガムの水銀蒸気圧の値」となり、特に問題は生じない。

しかしながら、例えば、アマルガムランプ６１を水処理装置内にセットして、２０℃以下の低温度条件下で連続的に使用するような場合、流動する低温の処理水によって管壁が強制的に冷却されることになるため、管端部の管壁の温度と、インジウムリング６６の温度との差が大きく開いてしまうことがある。この場合、インジウムリング６６の周囲における水銀蒸気の圧力と比べ、管端部における水銀蒸気の圧力が著しく低くなってしまい、その結果、管内の水銀蒸気が管端部へ移動していき、凝結し、液相の水銀が管端部の管壁に付着してしまうという問題がある。

また、図６のアマルガムランプ６１を垂直に立てた状態で点灯すると、水銀蒸気が対流によって押し上げられ、ランプ上部の管端部にも水銀が付着してしまうことがある。

インジウムリング６６の周囲における水銀蒸気の圧力は、管端部の管壁の温度における「アマルガムの水銀蒸気圧の値」に近くなるはずであるが、液相の純水銀が管端部に存在している場合には、その水銀の周囲における水銀蒸気の圧力は、管端部の管壁の温度における「純水銀の蒸気圧の値」に近くなる。従って、管端部に付着する水銀の量が増加するほど、ランプの紫外線特性は、その分だけ「アマルガムを用いない水銀ランプの紫外線特性（温度変化に対する紫外線照度の変動率が大きい）」に近くなり、高い放射効率を得るための水銀蒸気の圧力範囲、及び、これを実現するための温度条件を満たすことが難しくなり、結果的に紫外線照度が低下してしまうことになる。

また、図８のアマルガムランプ７１においても、２０℃以下の低温度条件下で連続点灯すると、最冷部（管端部の管壁）とアマルガム７５の温度差が大きくなり、アマルガム７５の周囲における水銀蒸気と、最冷部における水銀蒸気との間で圧力差が生じ、管内の水銀蒸気が最冷部へ移動し、最冷部の管壁に水銀（液相）が付着してしまうことがあり、この場合も、紫外線照度が低下してしまうという問題がある。

また、図８に示したアマルガムランプ７１におけるアマルガム７５は、前述したように、石英バルブ７２の内周面に対し「融着」によって固定されていたため、ランプ７１を垂直に立てた状態で長時間点灯させると、熱によりアマルガム７５の接着強度が低下して、アマルガム７５が石英バルブ７２の内周面から剥がれ落ちてしまうことがある。そして、剥がれ落ちたアマルガム７５が、電極７４に接触した状態、或いは、電極７４近傍の位置に留まっているような状態が継続すると、アマルガム７５の温度が限度以上に上昇し、最冷部の管壁とアマルガム７５の温度差が大きくなり、その結果、上記と同様の理由で紫外線照度が低下してしまうという問題がある。

本発明は、このような従来技術における問題を解決すべくなされたものであって、低温度条件下で使用した場合であっても、アマルガムと最冷部の温度差を小さくすることができ、紫外線照度の低下を防止することができるほか、アマルガムの脱落という問題をも好適に回避することができる高出力殺菌ランプを提供することを目的とする。

請求項１に記載の殺菌ランプは、３００ｎｍ以下の紫外線を有効に透過するバルブと、その両端に配置された電極とによって構成され、バルブの管内に、アマルガム、及び、希ガス（又は、水銀と反応してアマルガム化する金属、水銀、及び、希ガス）を封入してなる殺菌ランプであって、電極のうち、少なくとも一方の電極がステムマウントによって支持されるように構成し、ステムマウントの近傍であって、当該ステムマウントによって支持される電極よりも外側の位置に、アマルガム又は水銀と反応してアマルガム化する金属を配置し、バルブに形成されている複数の凸部によってアマルガム又は水銀と反応してアマルガム化する金属が保持されるように構成したことを特徴としている。

尚、アマルガム又は水銀と反応してアマルガム化する金属の外側端部から管端部までの間隔は、１０ｍｍ以下となるように寸法設定することが好ましく、また、ステムマウントによって支持される電極のコイルからアマルガム又は水銀と反応してアマルガム化する金属の外側端部までの距離は、２５〜４０ｍｍとなるように寸法設定することが好ましい。更に、電極のうち、一方の電極がステムマウントによって支持されず、リード線とコイルのみによって構成され、当該電極のコイルからバルブの内側端部までの間隔が２５ｍｍ以下となるように寸法設定することが好ましい。

請求項５に記載の殺菌ランプは、３００ｎｍ以下の紫外線を有効に透過するバルブと、その両端に配置された電極とによって構成され、前記バルブの管内に、アマルガム、及び、希ガスを封入し、又は、水銀と反応してアマルガム化する金属、水銀、及び、希ガスを封入してなる殺菌ランプであって、アマルガム又は水銀と反応してアマルガム化する金属をリング状に形成して、或いは、アマルガム又は水銀と反応してアマルガム化する金属を、金属製のリング状ホルダーの内周面に固定した状態で、石英バルブの中間部に配置し、バルブに形成されている複数の凸部によって、アマルガム又は前記水銀と反応してアマルガム化する金属又はリング状ホルダーが保持されるように構成したことを特徴としている。

尚、この場合、電極のコイルからバルブの管端部までの距離は、２５ｍｍ以下となるように寸法設定することが好ましい。

請求項１に記載の殺菌ランプは、アマルガム又は水銀と反応してアマルガム化する金属が、バルブに形成されている凸部１７によって保持されるようになっているため、それらを保持するための支柱線を配置する必要がなく、その結果、「支柱線を介した熱伝導によるアマルガム等の高温化」という問題を好適に回避することができる。また、アマルガム等の外側端部から電極のコイルまでの寸法、及び、バルブの端部までの寸法等を適正化することにより、アマルガム等の温度上昇を抑え、低温度条件下で使用した場合でも、最冷部との温度差を小さくすることができ、管内における水銀蒸気の移動、管端部の管壁への水銀の付着という問題を回避することができる。その結果、紫外線照度の低下を好適に防止することができる。

請求項５に記載の殺菌ランプは、アマルガム等がリング状に形成され、或いは、アマルガム等がホルダーに対して固定され、それがバルブに形成された凸部によって保持される構造となっているため、従来のアマルガムランプのように、アマルガムがバルブの内周面から剥がれ落ちてしまうという問題を好適に回避することができる。また、ステムマウントの高さが適正化されているため、水銀が管端部に付着するという現象を回避することができ、紫外線照度の低下を防止することができる。

以下、本発明の「高出力殺菌ランプ」を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態のアマルガムランプ１１の構成図である。このアマルガムランプ１１は、０．６Ａ以上のランプ電流を用いるタイプのランプであり、３００ｎｍ以下の紫外線を有効に透過する石英バルブ１２と、その両端に一つずつ配置される電極１４（１４ａ，１４ｂ）とによって構成されている。尚、図示されているように、二つの電極１４ａ，１４ｂのうち、一方（図中右側の電極１４ａ）はステムマウント１３によって保持されているのに対し、他方（図中左側の電極１４ｂ）は、リード線１９とコイル２０ｂのみによって構成されている。

また、図示されているように、ステムマウント１３側の電極１４ａの外周には、コイル２０ａの黒化を防止するためのニッケルリング１５が取り付けられている。そして、ステムマウント１３の近傍には、水銀と反応してアマルガム化するインジウムのリング１６が配置されている。石英バルブ１２の管内には、水銀と希ガスが封入されており、リング１６のインジウムは、水銀と反応してアマルガム化する。

前述したように、従来のアマルガムランプ６１（図６、図７参照）は、２０℃以下の低温度条件下で使用する場合、インジウムリング６６と管端部の管壁との間で著しい温度差が生じ、その結果、水銀が管端部の管壁に付着し、紫外線照度が低下してしまうという問題があり、本発明の発明者らがこの問題について研究を行った結果、次の二つの事項が主たる要因となっていることが判明した。

図６のアマルガムランプ６１においては、インジウムリング６６が支柱線６７を介してリード線６９ｃに接続、保持されているため、電極６４からの熱伝導率が高く、インジウムリング６６の温度が必要以上に高くなってしまう、ということと、インジウムリング６６の外側端部から石英バルブ６２の端部までの間隔（一般に１５ｍｍ程度）が広すぎるため、温度差が生じやすく、また、解消しにくい、ということである。

本実施形態のアマルガムランプ１１では、インジウムリング１６は、石英バルブ１２に形成されている凸部１７，１７（内周面から管の中心軸に向かって突出した突起）によって挟まれるような構成となっており、これによって、管の長手方向についてのインジウムリング１６の移動が規制され、所定の位置に保持されるようになっている。従って、本実施形態のアマルガムランプ１１においては、インジウムリング１６を保持するための支柱線を配置する必要がなく、その結果、「支柱線を介した熱伝導によるインジウムリング１６の高温化」という問題を好適に回避することができる。

尚、凸部１７，１７は、石英バルブ１２を部分的に加熱し、軟化させて、石英バルブ１２の壁面の一部を外周面側から管の中心軸に向かって部分的に押し込んで、凹ませることによって形成する。

ところで、図６の従来のアマルガムランプ６１においては、インジウムリング６６の外側端部からコイル７０までの寸法は４５ｍｍに設定されているが、この寸法設定は、「支柱線６７を介した熱伝導」を考慮した上でのものであるため、本実施形態のアマルガムランプ１１のように、支柱線を省略した構造のものに、この寸法設定をそのまま適用することには問題がある。そこで、本発明の発明者らは、図１に示したような構造のアマルガムランプ１１における当該寸法（インジウムリング１６の外側端部からコイル２０ａまでの寸法）の適正範囲について研究を行った。

その結果、この寸法が４０ｍｍを超えている場合、アマルガムランプ１１の点灯開始後、紫外線照度が安定するまでに時間がかかり過ぎる（３０分以上かかる）ことが判明し、また、２５ｍｍ未満である場合、点灯開始後、紫外線照度がピークに達するまでの時間は短くなるものの、ピーク後に紫外線照度が低下してしまうことが判明した。このため、本実施形態においては、当該寸法は３０ｍｍに設定されている。但し、２５〜４０ｍｍの範囲であれば、寸法設定を変更してもよい。

更に、本実施形態においては、インジウムリング１６の外側端部から石英バルブ１２の端部までの寸法は１０ｍｍに設定されている。この寸法が１０ｍｍを超えている場合、管端部とインジウムリング１６との間で温度差が生じやすく、解消しにくいということが判っており、また、１０ｍｍ以下であれば温度差を小さくできるということが、発明者らの実験によって確認されている。

一方、ステムマウントが配置されていない方のコイル２０ｂから、石英バルブ１２の内側端部１８までの寸法は、２０ｍｍに設定されている。この寸法が２５ｍｍを超えている場合、点灯時において水銀が端部１８に付着する傾向があり、安定後の紫外線照度が低下してしまうことが判っており、本実施形態においては、上述の通り２０ｍｍに設定されているが、２５ｍｍ以下であれば、寸法設定を変更してもよい。

このように、本実施形態のアマルガムランプ１１においては、インジウムリング１６がリード線１９には接続されておらず、石英バルブ１２に形成されている凸部１７，１７によって保持される構造となっており、かつ、インジウムリング１６の外側端部からコイル２０ａまでの寸法が２５〜４０ｍｍの範囲内となるように設定され、また、インジウムリング１６の外側端部から石英バルブ１２の端部までの寸法が１０ｍｍ以下に設定され、更に、ステムマウントが配置されていない方のコイル２０ｂから、石英バルブ１２の内側端部１８までの寸法が２５ｍｍ以下に設定されているため、インジウムリング１６の温度上昇が少なく、低温度条件下で使用した場合でも、最冷部との温度差を小さくすることができ、管内における水銀蒸気の移動、管端部の管壁への水銀の付着という問題を好適に回避することができる。

尚、石英バルブ１２の管径は１８ｍｍ、管長は１００５ｍｍ、肉厚０．９ｍｍとなっており、ステムマウント１３の高さ（石英バルブ１２の端部から電極１４のコイル２０ａまでの寸法）は、４０ｍｍに設定されている。

また、本実施形態においては、石英バルブ１２の管内に水銀と希ガスが封入され、リング１６のインジウムと水銀が反応してアマルガム化するように構成されているが、最初からアマルガムを封入してもよい。また、本実施形態においては、コイルの黒化を防止するためのニッケルリング１５が、ステムマウント１３側のコイル２０ａの外周に配置されているが、このニッケルリング１５は省略することができる。また、ステムマウントが配置されていない方のコイル２０ｂの外周にニッケルリングを配置してもよい。

図２は、本発明の第２の実施形態に係る高出力殺菌ランプ（アマルガムランプ２１）の構成図である。このアマルガムランプ２１も、０．６Ａ以上のランプ電流を用いるタイプのランプであり、３００ｎｍ以下の紫外線を有効に透過する石英バルブ２２と、その両端に一つずつ配置される電極２４，２４とによって構成されている。尚、電極２４，２４は、それぞれステムマウント２３，２３によって支持されている。

石英バルブ２２の管径は１８ｍｍ、管長は１００５ｍｍ、肉厚０．９ｍｍとなっており、ステムマウント２３の高さ（石英バルブ２２の端部から電極２４のコイル３０までの寸法）は、左右いずれも２５ｍｍ（２５ｍｍ以下）に設定されている。

このアマルガムランプ２１の管内には、アマルガム２５と希ガスが封入されている。尚、アマルガム２５は、石英バルブ２２の内周面に対して接着されているのではなく、図２に示されているように、金属製のホルダー２６を介して固定されている。より具体的に説明すると、ホルダー２６は、外径が、石英バルブ２２の内径よりも僅かに小さく（約１６ｍｍ）、軸線方向に約８ｍｍの幅を有するリング状（筒状）になっており、図３に示すように、周面全体がメッシュ状になっている。そして、アマルガム２５は、このリング状のホルダー２６の内周面に対して圧着されており、ホルダー２６は、内側にアマルガム２５を保持した状態で、石英バルブ２２の管内に配置されている。

更に、石英バルブ２２には、ホルダー２６を固定するための凸部２７，２７（内周面から管の軸線に向かって突出した突起）が、ホルダー２６の配設位置の両側に形成されており、管の長手方向についてのホルダー２６の移動が規制され、所定位置に保持されるようになっている。

尚、凸部２７，２７は、石英バルブ２２を部分的に加熱し、軟化させて、石英バルブ２２の壁面の一部を外周面側から管の中心軸に向かって部分的に押し込んで、凹ませることによって形成する。

尚、本実施形態においては、アマルガム２５がホルダー２６に固定された状態で管内に封入されているが、インジウムや鉛などの金属（水銀と反応することによってアマルガム化しやすい金属、或いは、その合金）をホルダー２６に固定して、或いは、そのような金属をリング状に形成して、水銀とともに管内に封入してもよい。また、アマルガム２５とホルダー２６は、一つのアマルガムランプ２１について１セットだけを封入してもよいし、複数セットを封入してもよい。

このアマルガムランプ２１は、上述したような構造にかかるものであるところ、アマルガム２５の脱落という問題を回避することができ、また、紫外線照度の低下という問題を回避することができる。具体的には、アマルガム２５がメッシュ状のホルダー２６に対して圧着され、ホルダー２６は石英バルブ２２の凸部２７，２７によって保持されているため、管の長手方向についての移動を規制し、所定の位置に固定することができる。

また、ステムマウント２３の高さ（石英バルブ２２の端部から電極２４のコイル３０までの寸法）が、左右いずれも２５ｍｍに設定されているため、水銀が管端部に付着するという現象を好適に回避することができ、紫外線照度の低下を防止することができる。

この点について具体的に説明すると、石英バルブ７２（図８参照）の中間部（二つの電極７４，７４の間の領域）にアマルガム７５（或いは、アマルガム化しやすい金属）を配置した従来のアマルガムランプ７１においては、ステムマウント７３の高さが３５ｍｍ程度に設定されていたが、この寸法が２５ｍｍを超えていると、低温度条件下で使用するような場合に、管端部の温度とアマルガム７５の温度の差が限度以上に大きくなってしまうことがあり、継続して点灯すると、水銀が管端部に付着して紫外線照度が低下してしまうという問題があったが、発明者らが行った研究の結果、この寸法を２５ｍｍ以下に設定すれば、管端部とアマルガム７５の間の温度差を小さくすることができ、紫外線照度の低下を防止できることが判明した。

そこで、本実施形態においては、ステムマウント２３の高さ（石英バルブ２２の端部から電極２４のコイル３０までの寸法）を、左右いずれも２５ｍｍに設定している。但し、「２５ｍｍ」に限定する必要はなく、２５ｍｍ以下の任意の寸法に設定してもよい。

次に、本発明の実施例について説明する。まず、本発明の実施例１として、図１に示したアマルガムランプ１１を用意し、これを垂直に立てた状態で（ステムマウント１３側の端部が上方となる向きで）水処理装置内に取り付け、ランプ電流０．８Ａを通電して連続点灯し、経時的に紫外線照度を計測した。尚、この実験は、水処理装置内の水温条件を変えて３回行った（第１回目は水温を２５℃、第２回目は２０℃、第３回目は１０℃とした）。また、比較例１として、図６に示したアマルガムランプ６１を用意し、実施例１と同一条件下で紫外線照度を計測した。その結果を図４に示す。

図４（１）は、水処理装置内の水温を２５℃に設定した場合における紫外線照度の経時変化を示すグラフである。比較例１、実施例１ともに、点灯開始から７０時間が経過しても照度は殆ど低下しなかった。

図４（２）は、水処理装置内の水温を２０℃に設定した場合における紫外線照度の経時変化を示すグラフである。比較例１は、点灯開始から５０時間が経過した時点で、照度は約８０％程度まで下がったが、実施例１は、７０時間が経過しても殆ど低下しなかった。

図４（３）は、水処理装置内の水温を１０℃に設定した場合における紫外線照度の経時変化を示すグラフである。比較例１は、点灯開始から７０時間が経過した時点で、照度は７０％以下まで下がったが、実施例１は、７０時間が経過しても殆ど低下しなかった。

また、実施例１においては、管端部への水銀の付着は見られず、紫外線照度の低下もなく、良好な結果が得られた。更に、実施例１の上下を入れ替えた場合、及び、実施例１を横向きに取り付けた場合のいずれにおいても、同様の効果が確認された。

次に、本発明の実施例２として、図２に示したアマルガムランプ２１を用意し、これを垂直に立てた状態で水処理装置内に取り付け、ランプ電流０．８Ａを通電して連続点灯し、経時的に紫外線照度を計測した。尚、この実験も、水処理装置内の水温条件を変えて３回行った（第１回目は水温を２５℃、第２回目は２０℃、第３回目は１０℃とした）。また、比較例２として、図８に示したアマルガムランプ７１を用意し、実施例２と同一条件下で紫外線照度を計測した。その結果を図５に示す。

図５（１）は、水処理装置内の水温を２５℃に設定した場合における紫外線照度の経時変化を示すグラフである。比較例２は、点灯開始から６０時間が経過した時点で、照度は約９０％程度まで下がったが、実施例２は、７０時間が経過しても殆ど低下しなかった。

図５（２）は、水処理装置内の水温を２０℃に設定した場合における紫外線照度の経時変化を示すグラフである。比較例２は、点灯開始から５０時間が経過した時点で、照度は約８０％程度まで下がったが、実施例２は、５０時間が経過しても殆ど低下しなかった。

図５（３）は、水処理装置内の水温を１０℃に設定した場合における紫外線照度の経時変化を示すグラフである。比較例２は、点灯開始から７０時間が経過した時点で、照度は約７０％程度まで下がったが、実施例２は、７０時間が経過しても９５％以下には低下しなかった。

また、実施例２においては、アマルガムの脱落は見られず、紫外線照度の立ち上がりも良く、良好な結果が得られた。更に、実施例２を横向きに取り付けた場合も同様の効果が確認された。

本発明の第１の実施形態に係るアマルガムランプ１１の構成図。 本発明の第２の実施形態に係るアマルガムランプ２１の構成図。 図２に示したホルダー２６及びアマルガム２５の拡大斜視図。 本発明の実施例１についての紫外線照度の計測結果を示すグラフ。 本発明の実施例２についての紫外線照度の計測結果を示すグラフ。 従来のアマルガムランプ６１の構成例を示す図。 図６のアマルガムランプ６１における一方のマウント部６８の拡大図。 従来のアマルガムランプ７１の構成例を示す図。

符号の説明

１１，２１，６１，７１：アマルガムランプ、
１２，２２，６２，７２：石英バルブ、
１３，２３，６３，７３：ステムマウント、
１４，１４ａ，１４ｂ，２４，６４，７４：電極、
１５，６５：ニッケルリング、
１６，６６：リング、
１７，２７：凸部、
１８：内側端部、
１９，６９ａ，６９ｂ，６９ｃ，７９：リード線、
２０ａ，２０ｂ，３０，７０，８０：コイル、
２５，７５：アマルガム、
２６：ホルダー、
６７：支柱線、
６８：マウント部

Claims (6)

1. ３００ｎｍ以下の紫外線を有効に透過するバルブと、その両端に配置された電極とによって構成され、前記バルブの管内に、アマルガム、及び、希ガスを封入し、又は、水銀と反応してアマルガム化する金属、水銀、及び、希ガスを封入してなるアマルガム殺菌ランプにおいて、
   前記電極のうち、少なくとも一方の電極がステムマウントによって支持されるように構成し、
   前記ステムマウントの近傍であって、当該ステムマウントによって支持される電極よりも外側の位置に、前記アマルガム又は水銀と反応してアマルガム化する金属を配置し、
   前記バルブに形成されている凸部によって前記アマルガム又は水銀と反応してアマルガム化する金属が保持されるように構成したことを特徴とする殺菌ランプ。
2. 前記アマルガム又は水銀と反応してアマルガム化する金属の外側端部から管端部までの間隔が１０ｍｍ以下となるように寸法設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の殺菌ランプ。
3. 前記ステムマウントによって支持される電極のコイルから前記アマルガム又は水銀と反応してアマルガム化する金属の外側端部までの距離が２５〜４０ｍｍとなるように寸法設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の殺菌ランプ。
4. 前記電極のうち、一方の電極がステムマウントによって支持されず、リード線とコイルによって構成され、当該電極のコイルから前記バルブの内側端部までの間隔が２５ｍｍ以下となるように寸法設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の殺菌ランプ。
5. ３００ｎｍ以下の紫外線を有効に透過するバルブと、その両端に配置された電極とによって構成され、前記バルブの管内に、アマルガム、及び、希ガスを封入し、又は、水銀と反応してアマルガム化する金属、水銀、及び、希ガスを封入してなるアマルガム殺菌ランプにおいて、
   前記アマルガム又は水銀と反応してアマルガム化する金属をリング状に形成して、或いは、前記アマルガム又は水銀と反応してアマルガム化する金属を、金属製のリング状ホルダーの内周面に固定した状態で、前記石英バルブの中間部に配置し、
   前記バルブに形成されている凸部によって、前記アマルガム又は前記水銀と反応してアマルガム化する金属又はリング状ホルダーが保持されるように構成したことを特徴とする殺菌ランプ。
6. 前記電極のコイルから前記バルブの管端部までの距離が２５ｍｍ以下となるように寸法設定されていることを特徴とする、請求項５に記載の殺菌ランプ。

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