准分子放电单元的制作方法

本发明涉及因电介质阻挡放电而照射深紫外光或真空紫外光的准分子灯，特别涉及通过光催化剂作用而进行浄化处理的空气净化中所使用的准分子灯。

背景技术：

近年来，进行基于光催化剂作用的空气净化器的开发。例如，氧化钛光催化剂在吸收了紫外光时通过催化剂作用由空气中的氧和水分产生oh游离基等。这些oh游离基等因强氧化力而分解空气中的有机化合物从而发挥空气净化器功能等。

以往以来，已知有将光催化剂与作为紫外线灯的激发光源组合的空气净化器。紫外线灯主要为封入水银的灯或在其上涂覆荧光体的灯，考虑到近些年的环境限制等，现在并非为能够使用水银灯作为激发光源的状况。因此寻求无水银的激发光源。

例如专利文献1中公开了形成该种作用的准分子灯。如图5所示，以往的准分子灯5中被配置成，在圆筒状的放电容器51的内部配置有一个电极(内部电极)52，并且在导电性网格上担载光催化剂的波板状的外部电极53线接触于放电容器51的外周。在该以往例的发明中，成为通过在导电性网格上担载光催化剂来提高光的利用効率。

专利文献1：日本专利第5705599号

但是，以往结构的外部电极因其结构以及材料，制造工序复杂，从制造费用上看并不可取。并且，将外部电极用钛那样的金属构成时，可能因oh游离基等的强氧化力而腐蚀，从而不适合长期使用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种在筒状放电容器的外部不设置电极的方式的准分子灯作为光催化剂激发用光源。

为了解决上述课题，本发明的准分子放电单元具备：第1放电单元，在由玻璃构成的第1管状容器中封入产生准分子放电的气体；第1内部电极，设置在第1放电单元的内部；第2放电单元，在由玻璃构成的第2管状容器中封入产生准分子放电的气体；以及第2内部电极，设置在第2放电单元的内部，第1放电单元和第2放电单元在各自的管轴方向成为平行的朝向下抵接，该准分子放电单元的特征在于，在第1放电单元或第2放电单元的至少一个的放电容器的外表面上形成有光催化剂层。

并且，本发明可以为，通过对第1内部电极和第2内部电极之间施加交流电压，而放射波长为230nm以下的准分子发光。

并且，本发明可以为，上述准分子放电单元在第1管状容器和第2管状容器抵接的区域具有未形成上述光催化剂层的非成膜区域。

并且，本发明中，第1管状容器以及第2管状容器的与管轴正交的剖面可以为圆形。

并且，本发明中，第1管状容器以及第2管状容器的与管轴正交的剖面可以为矩形。

发明的效果

根据本发明，由于在管状容器的外部不存在用于使准分子放电产生的电极，因此这些电极不会暴露在因真空紫外光而产生的oh游离基等中，电极不会腐蚀。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的准分子放电单元的沿管轴方向的剖面图的概略结构图。

图2是对准分子放电单元以相对管轴垂直的平面切断后的概略剖面图。

图3表示对本发明的第二实施方式的准分子放电单元以与管轴方向垂直的平面切断后的概略剖面图。

图4表示本发明的第三实施方式的准分子放电单元的以与管轴方向垂直的平面切断后的概略剖面图。

图5是表示有关以往例的准分子放电单元的图。

符号说明

1准分子放电单元

10第1放电单元

11第1管状容器

111封固部

112封固部

12第1内部电极

122外部引线

141金属箔

13光催化剂层

20第2放电单元

21第2管状容器

211封固部

212封固部

12第1内部电极

222外部引线

241金属箔

23光催化剂层

30交流電源

p放电柱

nda非成膜区域

5准分子灯

51放电容器

52内部电极

53外部电极

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1为本发明的第一实施方式的准分子放电单元的沿管轴方向的剖面图的概略结构图。

准分子放电单元1由第1放电单元10和第2放电单元20这一对放电单元构成。第1放电单元10在第1管状容器11的内部具有第1内部电极12，第2放电单元20在第2管状容器21的内部具有第2内部电极22。即成为在管状容器的外部不存在电极的准分子放电单元。

第1管状容器11及第2管状容器21的内部所封入的能够使准分子放电产生的气体可以举出例如氙气(xe)、氩气(ar)、氪气(kr)等惰性气体。并且，也可以根据需要与惰性气体一起使用氟气(f)、氯气(cl)、碘气(i)、溴气(br)等卤素气体。

例如，使用氙气作为发光气体时，能够得到波长为172nm的真空紫外光，使用氩气和氯气的混合气体作为发光气体时能够得到波长为175nm的真空紫外光，使用氪气和碘气的混合气体作为发光气体时能够得到波长为191nm的真空紫外光，使用氩气和氟气的混合气体作为发光气体时能够得到波长为193nm的真空紫外光，使用氪气和溴气的混合气体作为发光气体时能够得到波长为207nm的真空紫外光，使用氪气和氯气的混合气体作为发光气体时能够得到波长为222nm的真空紫外光。

因此，本发明所涉及的准分子放电单元中，为了放射波长为230nm以下的准分子光，可封入上述的惰性气体或惰性气体与卤素气体的混合气体。

使准分子放电产生的气体的气体压力优选为低压，例如静压下为10kpa～45kpa。

作为构成第1管状容器11及第2管状容器21的材料，由于需要作为电介质的性质、透过紫外光的性质，因此采用玻璃。具体而言，优选采用例如波长为230nm～160nm的透射率良好的石英玻璃。

对于第1内部电极12及第2内部电极22使用例如钨等金属线材。可以将钨或钼等金属线材做成线圈状，也可以做成直线状。配置有内部电极的空间中填充有发光气体，不会产生电极的腐蚀。

内部电极12、22通常为通过某些手段封固且与外部导通的结构。这里作为封固方法的一例使用夹紧封固(ピンチシール)来进行说明。所谓夹紧封固是指通过喷烧器等加热玻璃制管状容器的端部并施加压力，将金属箔及与其连接的内部引线一起熔毁而密封。当然，对于封固部的结构并不限于该结构，但该结构能够简单制造。

如图1所示，内部电极12、22的其中一端部、即与内部电极在电路上成为同电位的一端部被埋设在管状容器11、21的管轴方向的端部所设置的封固部111、211中，并且通过焊接等与金属箔141、241等导电部件电连接。

金属箔中的连接有内部电极的金属箔141、241的另一端侧上连接有导出到该管状容器的外部的外部引线122、222。通过取得该结构，能够从玻璃制的管状容器11、22的外部向内部接通电力。

图1中对一个管状容器11、21在其两端形成有封固部111、112、211、212，但是形成封固部的部位为一处也可以。其仅是为了物理性地保持电线状或线圈状的内部电极，方便上在管状容器的另一端侧也设置封固部从而做成同样的夹紧封固结构，并悬架内部电极。

对于两个放电单元的固定，通过将管状容器的端部插入灯座等部件中来实现。

图2是将准分子放电单元以相对管轴垂直的平面切断后的概略剖面图。该图为图1的a－a’线剖面图。

第1放电单元10和第2放电单元20以第1管状容器11的外表面与第2管状容器21的外表面抵接的状态配置。但是严密地讲隔着后述的光催化剂的薄膜层。

如前所述，第1内部电极12被配置在第1管状容器11的内部中形成为中空的放电空间内，第2内部电极22也同样配置在第2管状容器21的内部。

管状容器11、21的外表面上形成有光催化剂层13、23。光催化剂材料代表性的为二氧化钛(tio2)。

另外，可以为氧化锌(zno)、氧化镍(nio)、氧化铜(cu2o)、氧化钨(w3o)等金属氧化物、或硫化锌(zns)、硫化钆(cds)、硫化水银(hgs)等金属硫化物、进而硒化镉(cdse)等金属硒化物，且还能使用在这些光催化剂材料中添加金属而附加特性的材料。

作为形成光催化剂层的方法也能够将粉末烧成膏，但不希望含有粘合剂。能够采用溶胶-凝胶法、溅射法等，在玻璃制管状容器的外表面上形成之际，从使贴紧度良好这一观点出发尤其希望通过喷镀法形成。

光催化剂层即使在管状容器11、21的至少任意一个上设置也能发挥作用，因此可以仅设置在一个上。

另外，可以在第1管状容器11与第2管状容器12之间以设定的电容率以及厚度配置所设定的电介质作为隔离物。这样不但起到调节物理间隔的作用，还起到进行容量结合而调节第1内部电极12与第2内部电极22之间的电阻抗的作用。作为隔离物的材料能够采用玻璃或陶瓷。

如图1所示，第1放电单元10和第2放电单元20被分别连结在交流电源上，并施加设定的交流电压，由此在各放电单元的内部产生准分子放电。该准分子放电通过肉眼如图2所示从第1内部电极朝向第2内部电极的方向并到达第1管状容器的内表面、从第2内部电极朝向第1内部电极到达第2管状容器的内表面观测放电柱p。即，作为一对单元通过玻璃制管状容器的管壁被容量结合的结构进行电介质阻挡放电，且在管状容器的外部不存在电极。

施加的交流电压例如为频率为5～100khz、施加电压为1kv～20kv的高频电压。没有特别图示，通过已知的准分子灯用交流电源能够供给。

接着对本发明的空气净化作用进行说明。对准分子放电单元1施加交流电压时，产生准分子放电，并产生波长为230nm以下的深紫外光、真空紫外光。这些真空紫外光与可视光相比具有较高能量，作为光催化剂的激发光很出色，但在成为净化对象的空气即含有氧的氛围中具有显著衰减的性质。

即，现在，对于作为光催化剂最为普及的材料二氧化钛，相比可视光，紫外光作为激发光更有利，但其的使用困难。

但是，本发明中通过准分子放电产生的真空紫外光能够不衰减地到达光催化剂层。即，真空紫外光首先在密闭有惰性气体等且基本上不存在氧的管状容器11、21的内部空间传播，之后到达石英玻璃等的构成管状容器11、21的材料。然后在管状容器11、21的内部传播而向外部发射，而光催化剂层13、13被直接形成在管状容器的外表面，因此几乎不接触氧而到达光催化剂层13、13。

另外，虽然能量下降了，但是在以调节成各个光催化剂的激发能量为目的的情况下，能够在管状容器的外表面与光催化剂层之间或在管状容器的内壁面形成将真空紫外光移动至长波长侧例如波长为400nm附近的荧光体层。

在真空紫外光到达光催化剂层(二酸化钛)时，二氧化钛中的电子被激发而发挥空气净化功能。该过程为现用技术因此简单说明，但在存在于二氧化钛周围的氛围中的氧分子被吸附到二氧化钛的表面时，发生还原反应以及氧化反应，并最终产生oh游离基(羟基游离基)等活性氧。通过该oh游离基等的氧化力分解空气中的有机物来净化空气。

并且，由于用于产生准分子放电的电极不存在于管状容器的外部，因此这些电极不会暴露在因真空紫外光而产生的oh游离基等中，电极不会发生腐蚀。

即，本发明利用真空紫外光作为光催化剂的激发光来使用准分子灯。并且，能够解决此时的主要课题即放电电极的腐蚀以及随之而来的真空紫外光在氧气氛下衰减的问题。

图3表示本发明的第二实施方式的准分子放电单元以与管轴方向垂直的平面切断后的概略剖面图。

在本实施方式中，有关光催化剂层的形成区域的事项以外，基本上与图2所示的第1实施方式相同，因此省略说明。

第1放电单元10的第1管状容器11与第2放电单元20的第2管状容器21直接抵接。并且，对于第1管状容器11与第2管状容器21直接抵接的部分，不形成光催化剂层13。

这是因为，第一，在第1管状容器11与第2管状容器21抵接的区域，严密地讲，即使因玻璃的表面的凹凸产生μm单位的间隙，考虑到光催化剂层13本来与大气接触的面积几乎没有时，没有理由在该部分形成光催化剂层13。

第二，由于光催化剂层13仅以一点点厚度存在，且电容率与管状容器不同的材料作为异物而夹杂，因此，这是为了避免第1内部电极12与第2内部电极22之间的电容变化、放电变得不稳定以及在容器外产生不希望的放电。

第三，这是由于即使光催化剂层13通过喷镀法等紧固地密接于管状容器，也会因抵接而擦破从而剥离时，有可能会剥离到其他区域。

这样光催化剂层的非形成区域基于成膜方法能够通过在该部位预先进行掩蔽而进行成膜来设置。

图4是表示本发明的第三实施方式的准分子放电单元的以与管轴方向垂直的平面切断后的概略剖面图。

本实施方式除了有关管状容器的形状的事项以外，基本上与图2所示的第1实施方式相同，因此省略说明。

如该图中所示，管状容器11、21的形状在以与该管轴方向垂直的平面切断的状态下成为矩形状即方筒形。作为矩形的例子并不限于长方形，也可为正方形。在为长方形时，优选如下那样长边彼此抵接。

这是因为，第一，使第1管状容器11和第2管状容器21抵接时，具有在形状上稳定抵接这样的效果。按照该意思也可以，无需将管状容器整体设为矩形，仅将抵接部分设为平面部，并使平面部彼此抵接。在平面部彼此抵接时，接触面也成为平面状，且放电稳定。

第二是由于，在管状容器上具有构成平面部的部分时，容易形成光催化剂层。由于在曲面上形成坚固紧贴的光催化剂层在技术上难度高，因此若如此具有平面部，由以往的对基板形成光催化剂层的技术中能够增加使用该技术进行制膜的选择项。第三，若为矩形状，则容易与非成膜区域区别开来设置。