JP2004119348A

JP2004119348A - 放電管

Info

Publication number: JP2004119348A
Application number: JP2002285116A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Tomita; 富田　康裕
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】簡易な構造により発光強度を向上させることができる放電管の実現。
【解決手段】紫外線透過ガラスより成る第１の基板１２と、絶縁材より成る第２の基板１４とを対向配置すると共に、両基板１２，１４周縁を気密に封止して外囲器１８を形成し、該外囲器１８内に紫外線放射ガスを充填して放電空間２０を形成すると共に、上記第２の基板１４の外面に一対の外部電極２２，２４を形成し、さらに、第２の基板１４及び各外部電極２２，２４を共に貫く一対の貫通孔２６，２８を形成すると共に、各貫通孔２６，２８を一端が封止されたキャップ状のガラス管３０，３２で覆うことにより気密に閉塞し、以て、上記貫通孔２６，２８を介して各外部電極２２，２４と放電空間２０とを気密状態で連通した。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一対の電極に電圧を印加することにより、放電ガスが充填された放電空間内で放電を生成して紫外線等の光を放射する放電管に関し、特に、簡易な構造により発光強度を向上させることができる放電管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の紫外線発光用の放電管の一例を示すものであり、該放電管６０は、紫外線透過ガラスより成る第１の基板６２と、絶縁材より成る第２の基板６４とを、所定の間隙を隔てて対向配置すると共に、両基板６２，６４周縁を低融点ガラス等の封着材６６を介して気密に封止して外囲器６８を形成し、さらに、該外囲器６８内にアルゴンと水銀とを混合してなる紫外線放射ガス、或いは、キセノンを主体とした紫外線放射ガスを充填することにより、外囲器６８内に放電空間７０を形成して成る。
また、上記第２の基板６４の内面６４ａには、一対の帯状の内部電極７２，７２が所定の間隙を隔てて並設されている。
【０００３】
上記放電管６０にあっては、一対の内部電極７２，７２間に直流電圧を印加すると、放電空間７０内で放電が生成されて電子が放出され、該電子が紫外線放射ガスに衝突することにより様々な波長の紫外線が生成されるのである。生成された紫外線は、紫外線透過ガラスで構成された第１の基板６２を透過して外囲器６８外部へと放射されるようになっている。
【０００４】
ところで、上記放電管６０にあっては、放電空間７０内に配置された内部電極７２，７２間に直流電圧を印加して放電を生成しているが、内部電極７２，７２の全表面で放電を生成するには大電流を通じる必要があるため、高電圧の直流電圧を印加しなければならなかった。この場合、高電圧の直流電圧を連続的に印加すると、消費電力が大きくなりすぎて実用的でないことから、従来は、上記内部電極７２，７２に、ピーク電圧値の大きい直流パルス電圧を印加して放電を生成していた。
しかしながら、直流パルス電圧を印加して放電を生成する駆動方式では、直流パルス電圧が印加されない時間は放電が全く生成されないこととなる。また、直流パルス電圧が印加されている間も、内部電極７２，７２の全表面で放電が生成されるのは直流パルス電圧が印加された一瞬（例えば１μＳ）だけであり、それ以外の時間は内部電極７２，７２間で部分放電が生成されるにすぎない。このため、直流駆動方式の放電管６０は、必然的に放電管６０から放射される紫外線の発光強度が小さかった。
【０００５】
また、上記放電管６０にあっては、放電空間７０内に内部電極７２，７２が配置されていることから、放電によって放出されたイオン等の荷電粒子によって内部電極７２，７２がスパッタされて劣化し易く、寿命特性が悪かった。
さらに、内部電極７２，７２がスパッタされて飛散したスパッタ物質（内部電極構成物質）が第１の基板６２内面に付着するため、外囲器６８外部への紫外線の透過が阻害され、紫外線の発光強度の低下をもたらしていた。
【０００６】
このため、特開平１０−２２２０８３号に開示されているように、上記直流駆動方式の放電管６０に比べて、低消費電力且つ長寿命特性を有する交流駆動方式の放電管が従来から用いられている。
図６は、斯かる交流駆動方式の放電管の一例を示すものであり、該放電管８０は、第１の基板６２の外面６２ａに、一対の帯状の外部電極８２，８２を所定の間隙を隔てて並設している。
この放電管８０にあっては、一対の外部電極８２，８２に交流電圧を印加すると、誘電体である第１の基板６２を介して放電空間７０内で放電が生成されて電子が放出され、該電子が紫外線放射ガスに衝突することにより様々な波長の紫外線が生成されるのである。生成された紫外線は、紫外線透過ガラスで構成された第１の基板６２を透過して外囲器６８外部へと放射される。
【０００７】
上記放電管８０は、表面に電荷が蓄積される誘電体（第１の基板６２）を間に介して配置された外部電極８２，８２に交流電圧を印加して放電を生成するものであり、上記直流駆動方式の放電管６０に比べて、低電圧で放電を生成することができる。このため、この交流駆動方式の放電管８０は、上記直流駆動方式の放電管６０のように、消費電力を小さくするためのパルス通電を行う必要がなく、継続的に放電を生成することができるので、上記放電管６０に比べて放射される紫外線の発光強度を大きくすることが可能である。
また、放電空間７０内に電極が配置されていないことから、スパッタによる電極の劣化を生じることがなく長寿命であると共に、スパッタ物質が第１の基板６２内面に付着することがないため、外囲器６８外部への紫外線の透過が阻害されることもない。
【０００８】
図７は、後述する本発明に係る放電管１０、上記直流駆動方式の放電管６０、上記交流駆動方式の放電管８０の紫外線の発光強度を、時間の経過と共に示したグラフであり、当該グラフから明らかな通り、交流駆動方式の放電管８０（図７のＢ）は、直流駆動方式の放電管６０（図７のＡ）に比べて、大きい発光強度を得ることができる。
【特許文献１】
特開平１０−２２２０８３号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通り、交流駆動方式の放電管８０を用いれば、比較的大きい発光強度を実現することが可能である。
しかしながら、上記交流駆動方式の放電管８０の発光強度も必ずしも満足の得られる水準とはいえず、更なる発光強度の大きい放電管の出現が望まれていた。
【００１０】
本発明は、上記要請に応えるためになされたものであり、その目的とするところは、簡易な構造により発光強度を向上させることができる放電管の実現にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る放電管は、誘電体より成る外囲器の内部に放電ガスを充填して放電空間を形成すると共に、上記外囲器の外面に一対の外部電極を形成し、さらに、上記外囲器を貫く一対の貫通孔を形成すると共に、上記貫通孔を介して各外部電極と放電空間とを気密状態で連通したことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る放電管にあっては、外囲器に形成した一対の貫通孔を介して、各外部電極と放電空間とを気密状態で連通したことにより、従来の放電管６０，８０に比べて、発光強度を向上させることができる。
すなわち、外囲器に形成した一対の貫通孔を介して、各外部電極と放電空間とを気密状態で連通したことにより、上記一対の貫通孔の内壁には電荷が大量に蓄積されることとなり、その結果、電圧印加時の放電電流が大きくなるため、放電管の発光強度を向上させることができるのである。
【００１３】
上記外囲器は、例えば、紫外線透過ガラスより成る第１の基板と、絶縁材より成る第２の基板とを、所定の間隙を隔てて対向配置すると共に、両基板周縁を気密に封止して形成され、この場合、外囲器内には、放電ガスとして紫外線放射ガスが充填されて放電空間が形成されると共に、上記第１の基板及び／又は第２の基板の外面に、上記一対の外部電極が形成され、さらに、外部電極の形成された基板を貫く一対の貫通孔が形成されると共に、上記貫通孔を介して各外部電極と放電空間とが気密状態で連通される。
【００１４】
上記貫通孔の直径は、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍに設定するのが好ましい。
すなわち、貫通孔の直径が０．２ｍｍより小さいと、貫通孔の内壁に蓄積される電荷量が少ないため、放電管の発光強度を効果的に向上させることができず、一方、貫通孔の直径が１．０ｍｍより大きいと、直流放電が生成されてしまい、外部電極が荷電粒子によってスパッタされて劣化するおそれがあるためである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明に係る放電管の実施形態を説明する。
図１及び図２は、本発明に係る紫外線発光用の放電管１０を示すものであり、該放電管１０は、石英ガラス等の紫外線透過ガラスより成る第１の基板１２と、ガラス等の絶縁材より成る第２の基板１４とを、所定の間隙を隔てて対向配置すると共に、両基板１２，１４周縁を低融点ガラス等の封着材１６を介して気密に封止して略扁平直方体形状の外囲器１８を形成し、さらに、該外囲器１８内にアルゴンと水銀とを混合してなる紫外線放射ガス、或いは、キセノンを主体とした紫外線放射ガスを充填することにより、外囲器１８内に放電空間２０を形成して成る。
【００１６】
上記第２の基板１４の外面１４ａには、銀ペーストや、透明なＮＥＳＡ膜（ＳｎＯ_２）等を被着して形成した一対の帯状の外部電極２２，２４が所定の間隙を隔てて並設されている。
また、上記第２の基板１４及び各外部電極２２，２４を共に貫く一対の貫通孔２６，２８が形成されている。これら一対の貫通孔２６，２８は、各外部電極２２，２４の外面に接続され、一端が封止されたキャップ状のガラス管３０，３２によって覆われることにより、気密に閉塞されている。従って、放電空間２０内の放電ガスが、上記貫通孔２６，２８を通じて放電管１０外部へ流出することはない。尚、一方の貫通孔２６を閉塞するガラス管３０は、後述する排気管を利用して形成されるものである。
上記一対の貫通孔２６，２８が形成された結果、各外部電極２２，２４は、貫通孔２６，２８を介して放電空間２０と気密状態で連通することとなる。
【００１７】
上記本発明の放電管１０にあっては、一対の外部電極２２，２４に交流電圧を印加すると、誘電体である第２の基板１４を介して放電空間２０内で放電が生成されて電子が放出され、該電子が紫外線放射ガスに衝突することにより様々な波長の紫外線が生成される。
生成された紫外線は、紫外線透過ガラスで構成された第１の基板１２を透過して外囲器１８外部へと放射されるのである。
本発明の放電管１０は、第２の基板１４の外面１４ａに一対の外部電極２２，２４が形成されており、放電空間２０内に電極が配置されていないことから、スパッタによる電極の劣化を生じることがなく長寿命である。また、スパッタ物質（電極構成物質）が第１の基板１２内面に付着することがないため、外囲器１８外部への紫外線の透過が阻害されることもない。
【００１８】
外囲器１８外部へ放射された紫外線の中で、２２０ｎｍ未満の波長（特に１８５ｎｍ）の紫外線を利用すれば、空気中の酸素に作用してオゾン（Ｏ_３）を生成することができる。また、２５４ｎｍの波長の紫外線を利用すれば、殺菌を行うことができる。さらに、３００〜４００ｎｍの波長の紫外線を利用すれば、光触媒の活性化が可能である。
【００１９】
尚、紫外線透過ガラスで構成された第１の基板１２も誘電体であることから、該第１の基板１２の外面に、上記一対の外部電極２２，２４を形成しても良い。
【００２０】
次に、上記放電管１０の製造方法を説明する。
先ず、第２の基板１４の外面１４ａに、銀ペーストや、透明なＮＥＳＡ膜（ＳｎＯ_２）等より成る一対の帯状の外部電極２２，２４を印刷等の方法により被着する（図示省略）。
次に、第２の基板１４及び外部電極２２，２４を共に貫く一対の貫通孔２６，２８を、超音波加工機やドリル等を用いて形成する（図示省略）。
【００２１】
次に、第１の基板１２と第２の基板１４とを、所定の間隙を隔てて対向配置させた状態で、約４５０℃の温度で加熱しつつ、低融点ガラス等の封着材１６を介して、両基板１２，１４周縁を気密に封止して外囲器１８を形成する。
また、約４５０℃の温度で加熱しつつ、低融点ガラス等の封着材（図示せず）を介して、一方の貫通孔２６が形成された外部電極２２の外面に、該貫通孔２６を覆うようにガラス製の排気管３４を接続すると共に、他方の貫通孔２８が形成された外部電極２４の外面に、該貫通孔２８を覆うように上記ガラス管３２を接続する（図３）。
【００２２】
その後、上記排気管３４に、図示しない真空排気装置を接続し、外囲器１８内を真空排気した後、該排気管３４及び貫通孔２６を通じて外囲器１８内に紫外線放射ガスを封入する。この結果、外囲器１８内に放電空間２０が形成される。
次に、図４に示す如く、排気管３４の中途部をバーナ３６で加熱溶融させて封じ切ることによって、排気管３４は一端が封止されたキャップ状のガラス管３０と成され、図１に示す放電管１０が完成するのである。
このように、上記製造方法によれば、外囲器１８内を真空排気すると共に紫外線放射ガスを封入するために用いられる排気管３４を利用して、一方の貫通孔２６を閉塞するガラス管３０を形成することができる。
【００２３】
而して、図７のグラフに示す通り、本発明に係る放電管１０（図７のＣ）は、従来の上記直流駆動方式の放電管６０（図７のＡ）のみならず、交流駆動方式の放電管８０（図７のＢ）に比べても、大きい発光強度を得ることができる。
因みに、本発明に係る放電管１０、従来の直流駆動方式の放電管６０、交流駆動方式の放電管８０は、何れも外囲器内に、アルゴンと水銀を混合した紫外線放射ガスを、８０Ｔｏｒｒの圧力で封入したものを用いた。また、本発明の放電管１０の貫通孔２６の直径は、０．６ｍｍのものを用いた。尚、本発明に係る放電管１０、従来の直流駆動方式の放電管６０、交流駆動方式の放電管８０の外囲器の外形寸法は、横幅が約１２０ｍｍ、奥行が約２２ｍｍ、厚さが約５ｍｍと成され、また第１の基板、第２の基板１４の厚さはそれぞれ約１ｍｍと成されている。
【００２４】
本発明の放電管１０において、第２の基板１４に形成した一対の貫通孔２６，２８を介して、各外部電極２２，２４と放電空間２０とを気密状態で連通したことにより、放電管１０の発光強度を向上させることができるのは、以下の理由による。
すなわち、第２の基板１４に形成した一対の貫通孔２６，２８を介して、各外部電極２２，２４と放電空間２０とを気密状態で連通したことにより、上記一対の貫通孔２６，２８の内壁には電荷が大量に蓄積されることとなり、その結果、電圧印加時の放電電流が大きくなるため、放電管１０の発光強度を向上させることができるのである。
【００２５】
本発明の上記放電管１０においては、一対の貫通孔２６，２８の直径は、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍに設定するのが好ましい。
すなわち、貫通孔２６，２８の直径が０．２ｍｍより小さいと、貫通孔２６，２８の内壁に蓄積される電荷量が少ないため、放電管１０の発光強度を効果的に向上させることができず、一方、貫通孔２６，２８の直径が１．０ｍｍより大きいと、直流放電が生成されてしまい、各外部電極２２，２４が荷電粒子によってスパッタされて劣化するおそれがあるためである。
尚、貫通孔２６，２８の直径は、放電管１０の外囲器１８の寸法、放電ガスの種類、ガス圧等の変化に応じて、適宜調整すれば良い。
【００２６】
上記の通り、放電管１０の発光強度を向上させるためには、一対の貫通孔２６，２８を介して各外部電極２２，２４と放電空間２０とが気密状態で連通されていれば良い。従って、上記においては、第２の基板１４及び各外部電極２２，２４を共に貫く貫通孔２６，２８を形成した場合を例に挙げて説明したが、各外部電極２２，２４には、貫通孔２６，２８を形成しなくても良い。
また、上記においては、第２の基板１４の外面１４ａに一対の外部電極２２，２４を形成した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、第１の基板１２の外面から第２の基板１４の外面にかけて、外囲器１８の外面を巻回するように、一対の外部電極２２，２４を形成しても良い。この場合、第１の基板１２及び第２の基板１４の外面に、上記一対の外部電極２２，２４が形成されることとなる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る放電管にあっては、外囲器に形成した一対の貫通孔を介して各外部電極と放電空間とを気密状態で連通するという簡易な構造により、従来の放電管６０，８０に比べて、発光強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放電管を示す断面図である。
【図２】本発明に係る放電管を示す底面図である。
【図３】本発明に係る放電管の製造方法を示す説明図である。
【図４】本発明に係る放電管の製造方法を示す説明図である。
【図５】従来の放電管を示す断面図である。
【図６】従来の他の放電管を示す断面図である。
【図７】本発明に係る放電管及び従来の放電管の紫外線の発光強度を、時間の経過と共に示したグラフである。
【符号の説明】
１０　放電管
１２　第１の基板
１４　第２の基板
１８　外囲器
２０　放電空間
２２　外部電極
２４　外部電極
２６　貫通孔
２８　貫通孔
３０　ガラス管
３２　ガラス管
３４　排気管

Claims

誘電体より成る外囲器の内部に放電ガスを充填して放電空間を形成すると共に、上記外囲器の外面に一対の外部電極を形成し、さらに、上記外囲器を貫く一対の貫通孔を形成すると共に、上記貫通孔を介して各外部電極と放電空間とを気密状態で連通したことを特徴とする放電管。
紫外線透過ガラスより成る第１の基板と、絶縁材より成る第２の基板とを、所定の間隙を隔てて対向配置すると共に、両基板周縁を気密に封止して上記外囲器を形成し、該外囲器内に紫外線放射ガスを充填して上記放電空間を形成すると共に、上記第１の基板及び／又は第２の基板の外面に、上記一対の外部電極を形成し、さらに、外部電極の形成された基板を貫く一対の貫通孔を形成すると共に、上記貫通孔を介して各外部電極と放電空間とを気密状態で連通したことを特徴とする請求項１に記載の放電管。
上記貫通孔の直径が、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電管。