紫外線放電ランプおよび殺菌装置
【課題】 ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプにおいて、ガラス管の内壁への酸化水銀およびアマルガムの付着、沈着を低減し、時間の経過に伴う光出力の低下を抑える。
【解決手段】 ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプであって、前記硼珪酸ガラスのガラス管１の内壁に、前記硼珪酸ガラス側から順に、第１の金属酸化物膜７としてシリカ、第２の金属酸化物膜８として帯電傾向がシリカよりも酸化水銀（ＨｇＯ）に近い金属酸化物膜が形成されている。
【解決手段】 ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプであって、前記硼珪酸ガラスのガラス管１の内壁に、前記硼珪酸ガラス側から順に、第１の金属酸化物膜７としてシリカ、第２の金属酸化物膜８として帯電傾向がシリカよりも酸化水銀（ＨｇＯ）に近い金属酸化物膜が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線放電ランプおよび殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線（ＵＶ）放電ランプは、殺菌や滅菌、空気清浄、脱臭、水処理、精密部品の表面の洗浄、ゴム等樹脂の改質、半導体のエッチングレジストなどの灰化などに使用されており、紫外線放電ランプには、蛍光体を利用したものと、蛍光体の無いものとがある。蛍光体を利用したものはＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ａと呼ばれる２８０ｎｍより長波長の波長（例えば３６５ｎｍ）を利用して光触媒を使った空気清浄などに応用されている。しかし、殺菌、脱臭能力としては２８０ｎｍより短波長のＵＶ−Ｃと呼ばれる紫外線（２５４ｎｍ付近、１８５ｎｍ付近の波長の紫外線）が有効であり、蛍光体の無いものが適している。以下に蛍光体の無い紫外線放電ランプについて説明する。
【０００３】
紫外線放電ランプでは、ランプ内の水銀によって紫外線（２５４ｎｍ付近、１８５ｎｍ付近の波長の紫外線）が放射される。ここで、波長２５４ｎｍ付近の放射（殺菌線）は主に殺菌に用いられ、波長１８５ｎｍ付近の放射（オゾン線）によって生成されるオゾンは脱臭作用を有している。ただし、オゾンが多いと人体に悪影響があるため、余剰のオゾンは最終的には除去する必要がある。例えばオゾンによる脱臭機能を有する空気清浄器やエアコン等の用途では、殺菌線の２５４ｎｍ放射は多く必要であるのに対して、石英ガラスの１８５ｎｍの放射に対する透過率は高すぎるため、オゾン生成は過多になることが多い。
【０００４】
紫外線放電ランプには熱陰極型の低圧水銀ランプが多く用いられているが、例えば、家庭用のエアコンに装着する場合には長寿命（例えば５万時間点灯後における紫外線放射照度の維持率が初期の放射照度の５０％以上）が要求され、このような長寿命の放電ランプには冷陰極型の低圧水銀ランプが用いられる。なお、紫外線放射照度の維持率とは、{(ある時間経過した時の放射照度)／(初期の放射照度)}×１００％である。
【０００５】
このように、紫外線放電ランプは、２５４ｎｍ付近、１８５ｎｍ付近の波長のスペクトルを発生させて、上記の効果をもたらすが、これらの波長を透過する石英ガラスは高価であるという問題がある。加えて、石英ガラスの熱膨張係数に近い金属材料がないため、単純なステム封止、ビード封止、ボタン封止という封止方法は適用できず、モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属を極めて薄い箔状にしてピンチ封止（プレス圧着）する必要がある。図１には、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプ１１０の例が示されている。図１において、符号１０１は石英ガラスのガラス管、符号１０２は電極、符号１０３はリード線、符号１０４はモリブデン箔、符号１０５はピンチ封止部（ピンチシール）である。このように、紫外線放電ランプに石英ガラスのガラス管１０１を用いる場合には、ピンチ封止部１０５を設ける必要があることから、ランプ長に対する封止部分の割合が大きくなり（紫外線放電ランプの発光長Ｌ２が短くなり）、紫外線（ＵＶ）の放射量が少なくなるという問題もある。また、構造が複雑なため加工費も高くなってしまう。
【０００６】
紫外線放電ランプのガラス管に、石英ガラスのかわりに軟質ガラスを使うことも考えられるが、軟質ガラスは、不純物が多いため、紫外線（ＵＶ）、特に波長１８５ｎｍ付近の放射をほとんど透過しないという問題がある。
【０００７】
これに対して、紫外線をある程度透過する硼珪酸ガラス（硬質ガラス）は、ガラス材料が石英ガラスよりも安価で、封止もビード封止やボタン封止ができるため、安価に製造することができる。また、紫外線（ＵＶ）に対して十分な透過性を有しているため、石英ガラスや軟質ガラスよりも、紫外線放電ランプのガラス管の材料に適している。
【０００８】
例えば厚さ１ｍｍの合成石英ガラスの波長２５４ｎｍと波長１８５ｎｍの放射に対する透過率は両者共に９０％以上であるのに対して、紫外線透過の硼珪酸ガラスでは各々約８５％、約２０％である。波長２５４ｎｍの透過率は石英ガラスに対して遜色なく、また、波長１８５ｎｍの透過率は２５４ｎｍの透過率よりも低い値であり、オゾン生成が過多になることを抑えるので、石英ガラスよりも適している。
【０００９】
なお、ガラス管の材料に硼珪酸ガラスを使用していると認められる従来技術としては、特許文献１に記載のような、０．５ｍｍガラスの厚さで、波長に対する透過率を規定したガラスを用いたＵＶフラッシュランプが知られている。また、硼珪酸ガラスは、一般に、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３の他に、さらに、Ｎａ２Ｏなどを含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００４−５０７０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、蛍光ランプでは時間の経過と共に光出力が低下することが知られており、蛍光体とランプ内の酸化水銀が正と負に対電して引き合うことが、蛍光体への水銀付着、光出力低下を早めることが示唆されている（照明学会論文 １９９２年 「蛍光体の帯電傾向と蛍光ランプの黒化現象」）。
【００１２】
紫外線放電ランプにおいては、水銀の発光スペクトルをそのまま利用するため、蛍光体を塗布しない。しかし、点灯時間の経過とともに、以下のような現象（黒化現象）が起こり、紫外線（ＵＶ）の透過が低下してしまう。
【００１３】
すなわち、第１の現象（黒化メカニズム）として、ランプ内の不純物と水銀との生成物（主に酸化水銀）がランプ内壁表面に付着し、紫外線（ＵＶ）の透過を阻害し、また、同時に付着した水銀化合物の水銀イオンがガラス内に浸透し、ガラスが着色し、紫外線（ＵＶ）の透過を阻害するという問題があった。なお、この原因も、上述した蛍光ランプにおける光出力の低下の場合と同様と推定される。
【００１４】
また、第２の現象（黒化メカニズム）として、ランプ内の水銀と、ガラス成分からランプ内壁表面に析出したＮａとがアマルガムを形成し、アマルガムがランプ内壁表面に沈着して、紫外線（ＵＶ）の透過を阻害するという問題があった。特に、Ｎａを含むガラス、例えば紫外線を透過する硼珪酸ガラスをガラス管に用いる場合には、この現象を避ける必要がある。
【００１５】
本発明は、ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプにおいて、ガラス管の内壁への酸化水銀およびアマルガムの付着、沈着を低減し、時間の経過に伴う光出力の低下を抑えることの可能な紫外線放電ランプおよび殺菌装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプであって、前記硼珪酸ガラスのガラス管の内壁に、前記硼珪酸ガラス側から順に、第１の金属酸化物膜としてシリカ、第２の金属酸化物膜として帯電傾向がシリカよりも酸化水銀（ＨｇＯ）に近い金属酸化物膜が形成されていることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の紫外線放電ランプにおいて、前記第２の金属酸化物膜は、アルミナまたはイットリアであることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の紫外線放電ランプにおいて、前記紫外線放電ランプは、冷陰極型の低圧水銀ランプであることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の紫外線放電ランプが用いられていることを特徴とする殺菌装置である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１乃至請求項３記載の発明によれば、ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプであって、前記硼珪酸ガラスのガラス管の内壁に、前記硼珪酸ガラス側から順に、第１の金属酸化物膜としてシリカ、第２の金属酸化物膜として帯電傾向がシリカよりも酸化水銀（ＨｇＯ）に近い金属酸化物膜が形成されているので、ガラス管の内壁への酸化水銀およびアマルガムの付着、沈着を低減し、時間の経過に伴う光出力の低下を抑えることができる。
【００２１】
また、請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の紫外線放電ランプが用いられていることを特徴とする殺菌装置であるので、長寿命かつ時間の経過に伴う紫外線出力の低下を抑えた殺菌装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプの例を示す図である。
【図２】本発明の紫外線放電ランプの構成例を示す図である。
【図３】ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプと、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプとの、全体のランプ長に対する発光長比を示す図である。
【図４】図２の紫外線放電ランプのガラス管の部分の詳細縦断面図である。
【図５】本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプと石英ガラス製の紫外線放電ランプの特性の比較結果を示す図である。
【図６】本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプと石英ガラス製の紫外線放電ランプの特性の比較結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
本発明は、ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプ（より具体的には、例えば冷陰極型の低圧水銀ランプ）に関するものである。ここで、硼珪酸ガラスは、前述したように、一般に、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３の他に、さらに、Ｎａ２Ｏなどを含んでおり、波長２５４ｎｍ、波長１８５ｎｍの放射に対する透過率が、各々、約８５％、約２０％となっている。
【００２５】
ところで、前述したように、ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプでは、点灯時間の経過とともに、第１、第２の現象（黒化現象）が起こり（すなわち、ガラス管の内壁に酸化水銀、アマルガムが付着、沈着し）、紫外線（ＵＶ）の透過が低下してしまうという問題があった。具体的には、例えば５，０００時間の点灯による結果からの５０，０００時間後の寿命予測では、波長１８５ｎｍの放射照度の維持率が初期の放射照度の５０％以下になってしまうという問題（短寿命であるという問題）があった。
【００２６】
本願の発明者は、当初、上記第１の現象である酸化水銀のガラスへの付着を減らすために、ランプ内壁のガラスの表面に紫外線（ＵＶ）を透過する金属酸化物膜を形成し、酸化水銀の付着を抑制することを考えた。その金属酸化物選定の条件は、紫外線（ＵＶ）を透過すること、酸化水銀と帯電傾向が近いこと、ＮａとＨｇを触れさせないことであるが、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いる場合には、単一種類の金属酸化物で全ての条件を満足させるものは無いことがわかった。
【００２７】
すなわち、紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いる場合、波長１８５ｎｍの放射の透過率が波長２５４ｎｍの放射の透過率に比べて低いため、酸化アルミニウム（アルミナ；Ａｌ２Ｏ３）や酸化イットリウム（イットリア；Ｙ２Ｏ３）のように酸化水銀を付着させないが紫外線（ＵＶ）透過のあまり良くない金属酸化物膜をガラス管の内壁に形成させるときには、紫外線（ＵＶ）透過を確保するために金属酸化物膜の膜厚を薄くする必要があるが、このときにはガラス生地が露出する部分が出てきてしまい、その部分に酸化水銀、アマルガムが付着して、その部分の紫外線（ＵＶ）透過率の減少は他の部分よりも早くなってしまう。
【００２８】
また、ガラス管の内壁に、紫外線（ＵＶ）透過の良い二酸化珪素（シリカ；ＳｉＯ２）をある程度の厚さでコーティングするとアマルガムの生成を抑えることはできるが、上記第１の現象と同様の現象である酸化水銀のシリカへの付着が生じ、酸化水銀のシリカへの付着による紫外線（ＵＶ）透過の低下を避けることができない。
【００２９】
このように、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いる場合には、単一種類の金属酸化物だけをガラス管の内壁に形成させることによっては、紫外線（ＵＶ）透過の低下を回避することができないことがわかった。
【００３０】
本発明は、本願の発明者のこのような知見に基づいてなされたものであり、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いる場合に、後述のように、２種類の金属酸化物膜をガラス管の内壁に形成することによって、紫外線（ＵＶ）透過の低下を回避することを意図している。
【００３１】
図２は本発明の紫外線放電ランプ（例えば冷陰極型の低圧水銀ランプ）の構成例を示す図（概略図）である。
【００３２】
図２を参照すると、本発明の紫外線放電ランプ（例えば冷陰極型の低圧水銀ランプ）１０は、紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いたガラス管１と、ガラス管１内に配置された一対の電極２とリード線３とを有し、ガラス管１内には、不活性ガス、水銀（Ｈｇ）が封入されており、ガラス管１の内壁には、後述のように（図４に図２のガラス管１の部分について詳細に示すように）２種類の金属酸化物膜７、８が形成されている。なお、図２の例では、ガラス管１は、これが紫外線透過の硼珪酸ガラスであることから、ビード封止（ビードシール）されている。図２において、符号６はビード封止部である。
【００３３】
本発明の紫外線放電ランプ１０は、ガラス管１に紫外線透過の硼珪酸ガラス（石英ガラスに比べて安価なガラス）を用いているので、ガラス管に石英ガラスを用いる紫外線放電ランプに比べて安価な紫外線放電ランプを提供できる。
【００３４】
また、図３（ａ），（ｂ）には、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０と、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプ１１０との、全体のランプ長Ｌに対する発光長比が示されている。すなわち、図３（ａ）には、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０の全体のランプ長Ｌに対する発光長Ｌ１が示されており、図３（ｂ）には、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプ１１０の全体のランプ長Ｌ（ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０の全体のランプ長Ｌと同じランプ長）に対する発光長Ｌ２が示されている。図３（ａ）と図３（ｂ）とを比べればわかるように、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０では、ビード封止（ビードシール）やボタンステム等の安価で簡単な構造を用いることができるので、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０の全体のランプ長Ｌに対する発光長Ｌ１を、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプ１１０の全体のランプ長Ｌに対する発光長Ｌ２に比べて長くすることができ、これにより、全体のランプ長Ｌが同じである場合、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０では、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプ１１０に比べて、紫外線の放射量（波長２５４ｎｍｍ、波長１８５ｎｍの放射量）を多くすることができる。なお、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０は、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプ１１０に比べて、波長１８５ｎｍの放射に対する透過率は低いが、波長１８５ｎｍの放射に対する透過率が低いことによって、波長２５４ｎｍｍの放射量に対して実用的な波長１８５ｎｍの放射量に近づけることができる。
【００３５】
このように、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０は、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプ１１０に比べて、いくつかの利点を有している。
【００３６】
ところで、前述のように、ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプでは、点灯時間の経過とともに、第１、第２の現象（黒化現象）が起こり（すなわち、ガラス管の内壁に酸化水銀、アマルガムが付着、沈着し）、紫外線（ＵＶ）の透過が低下してしまうという問題があり、これを回避するため、本発明では、図４に図２のガラス管１の部分について詳細に示すように、硼珪酸ガラスのガラス管１の内壁に、硼珪酸ガラスのガラス管１側から順に、第１の金属酸化物膜７として二酸化珪素（シリカ；ＳｉＯ２）、第２の金属酸化物膜８として帯電傾向がシリカよりも酸化水銀（ＨｇＯ）に近い金属酸化物膜（すなわち、酸化水銀（ＨｇＯ）に近い帯電傾向によって酸化水銀（ＨｇＯ）を静電気的に反発させて、水銀酸化物を付着させない金属酸化物膜）を形成している。この第２の金属酸化物膜８としては、具体的には、酸化アルミニウム（アルミナ；Ａｌ２Ｏ３）または酸化イットリウム（イットリア；Ｙ２Ｏ３）が形成される。
【００３７】
上記第１の金属酸化物膜７としてのシリカは、紫外線（ＵＶ）透過率の良い物質であり、かつ、硼珪酸ガラスのようにＮａなどを含んでいないので、シリカがガラス管１の内壁に形成されることでアマルガムの形成を阻止することができる。すなわち、シリカがガラス管１の内壁に形成されることで、前述した第２の現象であるアマルガムが生成されるのを防止できる。
【００３８】
また、帯電傾向がシリカよりも酸化水銀（ＨｇＯ）に近い金属酸化物膜である第２の金属酸化物膜８（具体的には、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ；Ａｌ２Ｏ３）または酸化イットリウム（イットリア；Ｙ２Ｏ３））は、酸化水銀（ＨｇＯ）に近い帯電傾向によって酸化水銀（ＨｇＯ）を静電気的に反発させて、水銀酸化物、すなわち酸化水銀（ＨｇＯ）が付着するのを防止できる。ここで、第２の金属酸化物膜８は、第１の金属酸化物膜７よりも紫外線（ＵＶ）の透過率が低いため、第２の金属酸化物膜８の膜厚はできるだけ薄くするのが良い。実際には、波長１８５ｎｍの放射の必要量に応じて第２の金属酸化物膜８の膜厚は適宜調整することができる。例えば、波長１８５ｎｍの放射量をより多くしたいときには、第２の金属酸化物膜８の膜厚は、できる限り薄くするのが良く、具体的には、第１の金属酸化物膜７の膜厚よりも薄くするのが良い。また、波長１８５ｎｍの放射量を差程必要としないときには、第２の金属酸化物膜８の膜厚は、第１の金属酸化物膜７の膜厚と同じ程度にすることもできる。
【００３９】
本発明の原理は、より詳細には次の通りである。すなわち、第１の金属酸化物膜７であるシリカは、アマルガムの生成を防止するために硼珪酸ガラスのすぐ内壁に形成するが、第１の金属酸化物膜７であるシリカは、ガラスと同様に比較的マイナスに帯電し易く、酸化水銀はプラスに帯電し易いため、酸化水銀は第１の金属酸化物膜７であるシリカに付着しやすい。酸化水銀が第１の金属酸化物膜７であるシリカに付着しないようにするために、本発明では、第１の金属酸化物膜７であるシリカの表面に酸化水銀と帯電傾向が近い第２の金属酸化物膜８を形成する。このとき、第２の金属酸化物膜８は、第１の金属酸化物膜７よりも紫外線（ＵＶ）の透過率が低いため、第２の金属酸化物膜８をできるだけ薄く形成するのが良く、その場合、第１の金属酸化物膜７であるシリカが部分的に露出することがあるが、このときにも前述した第２の現象であるアマルガムの生成は抑えることができるので、大きな問題にはならない。
【００４０】
このように、本発明によれば、ガラス管１に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプであって、硼珪酸ガラスのガラス管１の内壁に、硼珪酸ガラス側から順に、第１の金属酸化物膜７としてシリカ、第２の金属酸化物膜８として帯電傾向がシリカよりも酸化水銀（ＨｇＯ）に近い金属酸化物膜（具体的には、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ；Ａｌ２Ｏ３）または酸化イットリウム（イットリア；Ｙ２Ｏ３））を形成するので、ガラス管の内壁への酸化水銀およびアマルガムの付着、沈着を低減し、時間の経過に伴う光出力の低下を抑えることができる。
【００４１】
なお、第１の金属酸化物膜（シリカ）７、第２の金属酸化物膜（アルミナまたはイットリア）８は、次のように形成される。すなわち、最初に、平均粒径３０ｎｍの微細な第１の金属酸化物膜（シリカ）７の粒を、例えばアルコール等の有機物液体にニトロセルロースなどを溶かし粘度が調整された液体に、分散させたものを硼珪酸ガラスのガラス管１の内壁に塗布して、乾燥する。次いで、平均粒径３０ｎｍの微細な第２の金属酸化物膜（アルミナまたはイットリア）８を第１の金属酸化物膜（シリカ）７に塗布して、乾燥する。しかる後、封止される部分の金属酸化物を除去し、その後、焼成して、２層の膜、すなわち第１の金属酸化物膜（シリカ）７、第２の金属酸化物膜（アルミナまたはイットリア）８を形成する。または、最初に、平均粒径３０ｎｍの微細な第１の金属酸化物膜（シリカ）７の粒を、例えばアルコール等の有機物液体にニトロセルロースなどを溶かし粘度が調整された液体に、分散させたものを硼珪酸ガラスのガラス管１の内壁に塗布して乾燥後、封止部分を除去し、焼成する。次いで、平均粒径３０ｎｍの微細な第２の金属酸化物膜（アルミナまたはイットリア）８を第１の金属酸化物膜（シリカ）７に塗布して乾燥後、封止部分を除去し、２層の膜、すなわち第１の金属酸化物膜（シリカ）７、第２の金属酸化物膜（アルミナまたはイットリア）８を形成する。
【００４２】
本願の発明者は、実際に、以下のようにして、図２、図４に示すような本発明の紫外線放電ランプを作製した。
【００４３】
すなわち、硼珪酸ガラスのガラス管１の内壁に、シリカとアルミナの膜、または、シリカとイットリアの膜を、０．１μｍ〜２μｍの厚さで形成した。ここで、紫外線放電ランプのガラス管１の直径は３〜６ｍｍで、ガラス管１の長さは５０ｍｍ〜５００ｍｍであり、ランプ形状、すなわちガラス管１の形状は、直管やＵ字管とした。また、ガラス管１内には、発光物質として、水銀（Ｈｇ）と純アルゴンまたはアルゴン・ネオン混合ガス（Ａｒ−Ｎｅ）を封入した。また、電極２は、材料がＮｉ、Ｍｏ、Ｆｅ−Ｍｏで、カップかスリーブ状のものにした。
【００４４】
図５、図６には、上記のようにして作製した本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプと石英ガラス製の紫外線放電ランプの特性の比較結果が示されている。すなわち、図５には、オゾン量を一定にしたときの波長２５４ｎｍのＵＶ放射照度が示されており、オゾン量を一定にした場合、本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプでは、石英ガラス製の紫外線放電ランプに比べて、約１．５倍のＵＶ放射照度が得られた。また、図６には、ＵＶ放射照度を一定にしたときのオゾン量およびランプ電力が示されており、ＵＶ放射照度を一定にしたとき、本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプでは、石英ガラス製の紫外線放電ランプに比べて約０．７倍とオゾンの量は減少するものの、オゾンの量は必要量以上は確保できる。また、ＵＶ放射照度を一定にしたとき、本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプでは、石英ガラス製の紫外線放電ランプに比べてランプ電力も抑えられるので、用途によっては省電力になる。
【００４５】
本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプにおいて、５，０００時間の点灯試験で５０，０００時間後のＵＶ放射照度の維持率（初期のＵＶ放射照度に対する比率）を以下のように予測した。
【００４６】
すなわち、第１の例として、第１の金属酸化物膜７であるシリカの膜厚を０．４μｍ、第２の金属酸化物膜８であるアルミナの膜厚を０．２μｍとして作製した紫外線放電ランプのＵＶ放射照度の維持率（初期のＵＶ放射照度に対する比率）は、波長２５４ｎｍの維持率が８４％、波長１８５ｎｍの維持率が５５％と、いずれも５０％以上となった。
【００４７】
また、第２の例として、第１の金属酸化物膜７であるシリカの膜厚を０．４μｍ、第２の金属酸化物膜８であるイットリアの膜厚を０．１μｍとして作製した紫外線放電ランプのＵＶ放射照度の維持率（初期のＵＶ放射照度に対する比率）は、波長２５４ｎｍの維持率が８９％、波長１８５ｎｍの維持率が７２％と、いずれも５０％以上となった。
【００４８】
このように、本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプは、次の利点を有することがわかる。すなわち、先ず、蛍光体を利用した紫外線ランプに比べて、波長１８５ｎｍ、２５４ｎｍが透過できるので、殺菌、脱臭の効果がある。また、硼珪酸ガラスを使用しているので、コストが安価になる。また、第１の金属酸化物膜７であるシリカと第２の金属酸化物膜８とを形成することにより、長寿命で波長１８５ｎｍ、波長２５４ｎｍのＵＶ放射照度の維持率（初期のＵＶ放射照度に対する比率）が向上する（長寿命で脱臭、殺菌が出来る）という効果が得られる。また、紫外線の放射量が多くなる（同じ放射量の場合、電力を少なく出来る）という利点がある。
【００４９】
上記のような利点を有しているので、本発明の紫外線放電ランプを殺菌装置（例えば、空気清浄器、エアコン、脱臭器、冷蔵庫、洗濯機、浄水器など）に用いるとき、長寿命かつ時間の経過に伴う紫外線出力の低下を抑えた殺菌装置を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、空気清浄器、エアコン、脱臭器、冷蔵庫、洗濯機、浄水器などの殺菌・脱臭に利用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 紫外線放電ランプ
１ ガラス管
２ 電極
３ リード線
６ ビード封止部
７ 第１の金属酸化物膜
８ 第２の金属酸化物膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線放電ランプおよび殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線（ＵＶ）放電ランプは、殺菌や滅菌、空気清浄、脱臭、水処理、精密部品の表面の洗浄、ゴム等樹脂の改質、半導体のエッチングレジストなどの灰化などに使用されており、紫外線放電ランプには、蛍光体を利用したものと、蛍光体の無いものとがある。蛍光体を利用したものはＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ａと呼ばれる２８０ｎｍより長波長の波長（例えば３６５ｎｍ）を利用して光触媒を使った空気清浄などに応用されている。しかし、殺菌、脱臭能力としては２８０ｎｍより短波長のＵＶ−Ｃと呼ばれる紫外線（２５４ｎｍ付近、１８５ｎｍ付近の波長の紫外線）が有効であり、蛍光体の無いものが適している。以下に蛍光体の無い紫外線放電ランプについて説明する。
【０００３】
紫外線放電ランプでは、ランプ内の水銀によって紫外線（２５４ｎｍ付近、１８５ｎｍ付近の波長の紫外線）が放射される。ここで、波長２５４ｎｍ付近の放射（殺菌線）は主に殺菌に用いられ、波長１８５ｎｍ付近の放射（オゾン線）によって生成されるオゾンは脱臭作用を有している。ただし、オゾンが多いと人体に悪影響があるため、余剰のオゾンは最終的には除去する必要がある。例えばオゾンによる脱臭機能を有する空気清浄器やエアコン等の用途では、殺菌線の２５４ｎｍ放射は多く必要であるのに対して、石英ガラスの１８５ｎｍの放射に対する透過率は高すぎるため、オゾン生成は過多になることが多い。
【０００４】
紫外線放電ランプには熱陰極型の低圧水銀ランプが多く用いられているが、例えば、家庭用のエアコンに装着する場合には長寿命（例えば５万時間点灯後における紫外線放射照度の維持率が初期の放射照度の５０％以上）が要求され、このような長寿命の放電ランプには冷陰極型の低圧水銀ランプが用いられる。なお、紫外線放射照度の維持率とは、{(ある時間経過した時の放射照度)／(初期の放射照度)}×１００％である。
【０００５】
このように、紫外線放電ランプは、２５４ｎｍ付近、１８５ｎｍ付近の波長のスペクトルを発生させて、上記の効果をもたらすが、これらの波長を透過する石英ガラスは高価であるという問題がある。加えて、石英ガラスの熱膨張係数に近い金属材料がないため、単純なステム封止、ビード封止、ボタン封止という封止方法は適用できず、モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属を極めて薄い箔状にしてピンチ封止（プレス圧着）する必要がある。図１には、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプ１１０の例が示されている。図１において、符号１０１は石英ガラスのガラス管、符号１０２は電極、符号１０３はリード線、符号１０４はモリブデン箔、符号１０５はピンチ封止部（ピンチシール）である。このように、紫外線放電ランプに石英ガラスのガラス管１０１を用いる場合には、ピンチ封止部１０５を設ける必要があることから、ランプ長に対する封止部分の割合が大きくなり（紫外線放電ランプの発光長Ｌ２が短くなり）、紫外線（ＵＶ）の放射量が少なくなるという問題もある。また、構造が複雑なため加工費も高くなってしまう。
【０００６】
紫外線放電ランプのガラス管に、石英ガラスのかわりに軟質ガラスを使うことも考えられるが、軟質ガラスは、不純物が多いため、紫外線（ＵＶ）、特に波長１８５ｎｍ付近の放射をほとんど透過しないという問題がある。
【０００７】
これに対して、紫外線をある程度透過する硼珪酸ガラス（硬質ガラス）は、ガラス材料が石英ガラスよりも安価で、封止もビード封止やボタン封止ができるため、安価に製造することができる。また、紫外線（ＵＶ）に対して十分な透過性を有しているため、石英ガラスや軟質ガラスよりも、紫外線放電ランプのガラス管の材料に適している。
【０００８】
例えば厚さ１ｍｍの合成石英ガラスの波長２５４ｎｍと波長１８５ｎｍの放射に対する透過率は両者共に９０％以上であるのに対して、紫外線透過の硼珪酸ガラスでは各々約８５％、約２０％である。波長２５４ｎｍの透過率は石英ガラスに対して遜色なく、また、波長１８５ｎｍの透過率は２５４ｎｍの透過率よりも低い値であり、オゾン生成が過多になることを抑えるので、石英ガラスよりも適している。
【０００９】
なお、ガラス管の材料に硼珪酸ガラスを使用していると認められる従来技術としては、特許文献１に記載のような、０．５ｍｍガラスの厚さで、波長に対する透過率を規定したガラスを用いたＵＶフラッシュランプが知られている。また、硼珪酸ガラスは、一般に、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３の他に、さらに、Ｎａ２Ｏなどを含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００４−５０７０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、蛍光ランプでは時間の経過と共に光出力が低下することが知られており、蛍光体とランプ内の酸化水銀が正と負に対電して引き合うことが、蛍光体への水銀付着、光出力低下を早めることが示唆されている（照明学会論文 １９９２年 「蛍光体の帯電傾向と蛍光ランプの黒化現象」）。
【００１２】
紫外線放電ランプにおいては、水銀の発光スペクトルをそのまま利用するため、蛍光体を塗布しない。しかし、点灯時間の経過とともに、以下のような現象（黒化現象）が起こり、紫外線（ＵＶ）の透過が低下してしまう。
【００１３】
すなわち、第１の現象（黒化メカニズム）として、ランプ内の不純物と水銀との生成物（主に酸化水銀）がランプ内壁表面に付着し、紫外線（ＵＶ）の透過を阻害し、また、同時に付着した水銀化合物の水銀イオンがガラス内に浸透し、ガラスが着色し、紫外線（ＵＶ）の透過を阻害するという問題があった。なお、この原因も、上述した蛍光ランプにおける光出力の低下の場合と同様と推定される。
【００１４】
また、第２の現象（黒化メカニズム）として、ランプ内の水銀と、ガラス成分からランプ内壁表面に析出したＮａとがアマルガムを形成し、アマルガムがランプ内壁表面に沈着して、紫外線（ＵＶ）の透過を阻害するという問題があった。特に、Ｎａを含むガラス、例えば紫外線を透過する硼珪酸ガラスをガラス管に用いる場合には、この現象を避ける必要がある。
【００１５】
本発明は、ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプにおいて、ガラス管の内壁への酸化水銀およびアマルガムの付着、沈着を低減し、時間の経過に伴う光出力の低下を抑えることの可能な紫外線放電ランプおよび殺菌装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプであって、前記硼珪酸ガラスのガラス管の内壁に、前記硼珪酸ガラス側から順に、第１の金属酸化物膜としてシリカ、第２の金属酸化物膜として帯電傾向がシリカよりも酸化水銀（ＨｇＯ）に近い金属酸化物膜が形成されていることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の紫外線放電ランプにおいて、前記第２の金属酸化物膜は、アルミナまたはイットリアであることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の紫外線放電ランプにおいて、前記紫外線放電ランプは、冷陰極型の低圧水銀ランプであることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の紫外線放電ランプが用いられていることを特徴とする殺菌装置である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１乃至請求項３記載の発明によれば、ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプであって、前記硼珪酸ガラスのガラス管の内壁に、前記硼珪酸ガラス側から順に、第１の金属酸化物膜としてシリカ、第２の金属酸化物膜として帯電傾向がシリカよりも酸化水銀（ＨｇＯ）に近い金属酸化物膜が形成されているので、ガラス管の内壁への酸化水銀およびアマルガムの付着、沈着を低減し、時間の経過に伴う光出力の低下を抑えることができる。
【００２１】
また、請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の紫外線放電ランプが用いられていることを特徴とする殺菌装置であるので、長寿命かつ時間の経過に伴う紫外線出力の低下を抑えた殺菌装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプの例を示す図である。
【図２】本発明の紫外線放電ランプの構成例を示す図である。
【図３】ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプと、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプとの、全体のランプ長に対する発光長比を示す図である。
【図４】図２の紫外線放電ランプのガラス管の部分の詳細縦断面図である。
【図５】本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプと石英ガラス製の紫外線放電ランプの特性の比較結果を示す図である。
【図６】本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプと石英ガラス製の紫外線放電ランプの特性の比較結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
本発明は、ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプ（より具体的には、例えば冷陰極型の低圧水銀ランプ）に関するものである。ここで、硼珪酸ガラスは、前述したように、一般に、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３の他に、さらに、Ｎａ２Ｏなどを含んでおり、波長２５４ｎｍ、波長１８５ｎｍの放射に対する透過率が、各々、約８５％、約２０％となっている。
【００２５】
ところで、前述したように、ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプでは、点灯時間の経過とともに、第１、第２の現象（黒化現象）が起こり（すなわち、ガラス管の内壁に酸化水銀、アマルガムが付着、沈着し）、紫外線（ＵＶ）の透過が低下してしまうという問題があった。具体的には、例えば５，０００時間の点灯による結果からの５０，０００時間後の寿命予測では、波長１８５ｎｍの放射照度の維持率が初期の放射照度の５０％以下になってしまうという問題（短寿命であるという問題）があった。
【００２６】
本願の発明者は、当初、上記第１の現象である酸化水銀のガラスへの付着を減らすために、ランプ内壁のガラスの表面に紫外線（ＵＶ）を透過する金属酸化物膜を形成し、酸化水銀の付着を抑制することを考えた。その金属酸化物選定の条件は、紫外線（ＵＶ）を透過すること、酸化水銀と帯電傾向が近いこと、ＮａとＨｇを触れさせないことであるが、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いる場合には、単一種類の金属酸化物で全ての条件を満足させるものは無いことがわかった。
【００２７】
すなわち、紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いる場合、波長１８５ｎｍの放射の透過率が波長２５４ｎｍの放射の透過率に比べて低いため、酸化アルミニウム（アルミナ；Ａｌ２Ｏ３）や酸化イットリウム（イットリア；Ｙ２Ｏ３）のように酸化水銀を付着させないが紫外線（ＵＶ）透過のあまり良くない金属酸化物膜をガラス管の内壁に形成させるときには、紫外線（ＵＶ）透過を確保するために金属酸化物膜の膜厚を薄くする必要があるが、このときにはガラス生地が露出する部分が出てきてしまい、その部分に酸化水銀、アマルガムが付着して、その部分の紫外線（ＵＶ）透過率の減少は他の部分よりも早くなってしまう。
【００２８】
また、ガラス管の内壁に、紫外線（ＵＶ）透過の良い二酸化珪素（シリカ；ＳｉＯ２）をある程度の厚さでコーティングするとアマルガムの生成を抑えることはできるが、上記第１の現象と同様の現象である酸化水銀のシリカへの付着が生じ、酸化水銀のシリカへの付着による紫外線（ＵＶ）透過の低下を避けることができない。
【００２９】
このように、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いる場合には、単一種類の金属酸化物だけをガラス管の内壁に形成させることによっては、紫外線（ＵＶ）透過の低下を回避することができないことがわかった。
【００３０】
本発明は、本願の発明者のこのような知見に基づいてなされたものであり、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いる場合に、後述のように、２種類の金属酸化物膜をガラス管の内壁に形成することによって、紫外線（ＵＶ）透過の低下を回避することを意図している。
【００３１】
図２は本発明の紫外線放電ランプ（例えば冷陰極型の低圧水銀ランプ）の構成例を示す図（概略図）である。
【００３２】
図２を参照すると、本発明の紫外線放電ランプ（例えば冷陰極型の低圧水銀ランプ）１０は、紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いたガラス管１と、ガラス管１内に配置された一対の電極２とリード線３とを有し、ガラス管１内には、不活性ガス、水銀（Ｈｇ）が封入されており、ガラス管１の内壁には、後述のように（図４に図２のガラス管１の部分について詳細に示すように）２種類の金属酸化物膜７、８が形成されている。なお、図２の例では、ガラス管１は、これが紫外線透過の硼珪酸ガラスであることから、ビード封止（ビードシール）されている。図２において、符号６はビード封止部である。
【００３３】
本発明の紫外線放電ランプ１０は、ガラス管１に紫外線透過の硼珪酸ガラス（石英ガラスに比べて安価なガラス）を用いているので、ガラス管に石英ガラスを用いる紫外線放電ランプに比べて安価な紫外線放電ランプを提供できる。
【００３４】
また、図３（ａ），（ｂ）には、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０と、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプ１１０との、全体のランプ長Ｌに対する発光長比が示されている。すなわち、図３（ａ）には、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０の全体のランプ長Ｌに対する発光長Ｌ１が示されており、図３（ｂ）には、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプ１１０の全体のランプ長Ｌ（ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０の全体のランプ長Ｌと同じランプ長）に対する発光長Ｌ２が示されている。図３（ａ）と図３（ｂ）とを比べればわかるように、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０では、ビード封止（ビードシール）やボタンステム等の安価で簡単な構造を用いることができるので、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０の全体のランプ長Ｌに対する発光長Ｌ１を、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプ１１０の全体のランプ長Ｌに対する発光長Ｌ２に比べて長くすることができ、これにより、全体のランプ長Ｌが同じである場合、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０では、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプ１１０に比べて、紫外線の放射量（波長２５４ｎｍｍ、波長１８５ｎｍの放射量）を多くすることができる。なお、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０は、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプ１１０に比べて、波長１８５ｎｍの放射に対する透過率は低いが、波長１８５ｎｍの放射に対する透過率が低いことによって、波長２５４ｎｍｍの放射量に対して実用的な波長１８５ｎｍの放射量に近づけることができる。
【００３５】
このように、ガラス管に紫外線透過の硼珪酸ガラスを用いている本発明の紫外線放電ランプ１０は、ガラス管に石英ガラスを用いた紫外線放電ランプ１１０に比べて、いくつかの利点を有している。
【００３６】
ところで、前述のように、ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプでは、点灯時間の経過とともに、第１、第２の現象（黒化現象）が起こり（すなわち、ガラス管の内壁に酸化水銀、アマルガムが付着、沈着し）、紫外線（ＵＶ）の透過が低下してしまうという問題があり、これを回避するため、本発明では、図４に図２のガラス管１の部分について詳細に示すように、硼珪酸ガラスのガラス管１の内壁に、硼珪酸ガラスのガラス管１側から順に、第１の金属酸化物膜７として二酸化珪素（シリカ；ＳｉＯ２）、第２の金属酸化物膜８として帯電傾向がシリカよりも酸化水銀（ＨｇＯ）に近い金属酸化物膜（すなわち、酸化水銀（ＨｇＯ）に近い帯電傾向によって酸化水銀（ＨｇＯ）を静電気的に反発させて、水銀酸化物を付着させない金属酸化物膜）を形成している。この第２の金属酸化物膜８としては、具体的には、酸化アルミニウム（アルミナ；Ａｌ２Ｏ３）または酸化イットリウム（イットリア；Ｙ２Ｏ３）が形成される。
【００３７】
上記第１の金属酸化物膜７としてのシリカは、紫外線（ＵＶ）透過率の良い物質であり、かつ、硼珪酸ガラスのようにＮａなどを含んでいないので、シリカがガラス管１の内壁に形成されることでアマルガムの形成を阻止することができる。すなわち、シリカがガラス管１の内壁に形成されることで、前述した第２の現象であるアマルガムが生成されるのを防止できる。
【００３８】
また、帯電傾向がシリカよりも酸化水銀（ＨｇＯ）に近い金属酸化物膜である第２の金属酸化物膜８（具体的には、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ；Ａｌ２Ｏ３）または酸化イットリウム（イットリア；Ｙ２Ｏ３））は、酸化水銀（ＨｇＯ）に近い帯電傾向によって酸化水銀（ＨｇＯ）を静電気的に反発させて、水銀酸化物、すなわち酸化水銀（ＨｇＯ）が付着するのを防止できる。ここで、第２の金属酸化物膜８は、第１の金属酸化物膜７よりも紫外線（ＵＶ）の透過率が低いため、第２の金属酸化物膜８の膜厚はできるだけ薄くするのが良い。実際には、波長１８５ｎｍの放射の必要量に応じて第２の金属酸化物膜８の膜厚は適宜調整することができる。例えば、波長１８５ｎｍの放射量をより多くしたいときには、第２の金属酸化物膜８の膜厚は、できる限り薄くするのが良く、具体的には、第１の金属酸化物膜７の膜厚よりも薄くするのが良い。また、波長１８５ｎｍの放射量を差程必要としないときには、第２の金属酸化物膜８の膜厚は、第１の金属酸化物膜７の膜厚と同じ程度にすることもできる。
【００３９】
本発明の原理は、より詳細には次の通りである。すなわち、第１の金属酸化物膜７であるシリカは、アマルガムの生成を防止するために硼珪酸ガラスのすぐ内壁に形成するが、第１の金属酸化物膜７であるシリカは、ガラスと同様に比較的マイナスに帯電し易く、酸化水銀はプラスに帯電し易いため、酸化水銀は第１の金属酸化物膜７であるシリカに付着しやすい。酸化水銀が第１の金属酸化物膜７であるシリカに付着しないようにするために、本発明では、第１の金属酸化物膜７であるシリカの表面に酸化水銀と帯電傾向が近い第２の金属酸化物膜８を形成する。このとき、第２の金属酸化物膜８は、第１の金属酸化物膜７よりも紫外線（ＵＶ）の透過率が低いため、第２の金属酸化物膜８をできるだけ薄く形成するのが良く、その場合、第１の金属酸化物膜７であるシリカが部分的に露出することがあるが、このときにも前述した第２の現象であるアマルガムの生成は抑えることができるので、大きな問題にはならない。
【００４０】
このように、本発明によれば、ガラス管１に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプであって、硼珪酸ガラスのガラス管１の内壁に、硼珪酸ガラス側から順に、第１の金属酸化物膜７としてシリカ、第２の金属酸化物膜８として帯電傾向がシリカよりも酸化水銀（ＨｇＯ）に近い金属酸化物膜（具体的には、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ；Ａｌ２Ｏ３）または酸化イットリウム（イットリア；Ｙ２Ｏ３））を形成するので、ガラス管の内壁への酸化水銀およびアマルガムの付着、沈着を低減し、時間の経過に伴う光出力の低下を抑えることができる。
【００４１】
なお、第１の金属酸化物膜（シリカ）７、第２の金属酸化物膜（アルミナまたはイットリア）８は、次のように形成される。すなわち、最初に、平均粒径３０ｎｍの微細な第１の金属酸化物膜（シリカ）７の粒を、例えばアルコール等の有機物液体にニトロセルロースなどを溶かし粘度が調整された液体に、分散させたものを硼珪酸ガラスのガラス管１の内壁に塗布して、乾燥する。次いで、平均粒径３０ｎｍの微細な第２の金属酸化物膜（アルミナまたはイットリア）８を第１の金属酸化物膜（シリカ）７に塗布して、乾燥する。しかる後、封止される部分の金属酸化物を除去し、その後、焼成して、２層の膜、すなわち第１の金属酸化物膜（シリカ）７、第２の金属酸化物膜（アルミナまたはイットリア）８を形成する。または、最初に、平均粒径３０ｎｍの微細な第１の金属酸化物膜（シリカ）７の粒を、例えばアルコール等の有機物液体にニトロセルロースなどを溶かし粘度が調整された液体に、分散させたものを硼珪酸ガラスのガラス管１の内壁に塗布して乾燥後、封止部分を除去し、焼成する。次いで、平均粒径３０ｎｍの微細な第２の金属酸化物膜（アルミナまたはイットリア）８を第１の金属酸化物膜（シリカ）７に塗布して乾燥後、封止部分を除去し、２層の膜、すなわち第１の金属酸化物膜（シリカ）７、第２の金属酸化物膜（アルミナまたはイットリア）８を形成する。
【００４２】
本願の発明者は、実際に、以下のようにして、図２、図４に示すような本発明の紫外線放電ランプを作製した。
【００４３】
すなわち、硼珪酸ガラスのガラス管１の内壁に、シリカとアルミナの膜、または、シリカとイットリアの膜を、０．１μｍ〜２μｍの厚さで形成した。ここで、紫外線放電ランプのガラス管１の直径は３〜６ｍｍで、ガラス管１の長さは５０ｍｍ〜５００ｍｍであり、ランプ形状、すなわちガラス管１の形状は、直管やＵ字管とした。また、ガラス管１内には、発光物質として、水銀（Ｈｇ）と純アルゴンまたはアルゴン・ネオン混合ガス（Ａｒ−Ｎｅ）を封入した。また、電極２は、材料がＮｉ、Ｍｏ、Ｆｅ−Ｍｏで、カップかスリーブ状のものにした。
【００４４】
図５、図６には、上記のようにして作製した本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプと石英ガラス製の紫外線放電ランプの特性の比較結果が示されている。すなわち、図５には、オゾン量を一定にしたときの波長２５４ｎｍのＵＶ放射照度が示されており、オゾン量を一定にした場合、本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプでは、石英ガラス製の紫外線放電ランプに比べて、約１．５倍のＵＶ放射照度が得られた。また、図６には、ＵＶ放射照度を一定にしたときのオゾン量およびランプ電力が示されており、ＵＶ放射照度を一定にしたとき、本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプでは、石英ガラス製の紫外線放電ランプに比べて約０．７倍とオゾンの量は減少するものの、オゾンの量は必要量以上は確保できる。また、ＵＶ放射照度を一定にしたとき、本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプでは、石英ガラス製の紫外線放電ランプに比べてランプ電力も抑えられるので、用途によっては省電力になる。
【００４５】
本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプにおいて、５，０００時間の点灯試験で５０，０００時間後のＵＶ放射照度の維持率（初期のＵＶ放射照度に対する比率）を以下のように予測した。
【００４６】
すなわち、第１の例として、第１の金属酸化物膜７であるシリカの膜厚を０．４μｍ、第２の金属酸化物膜８であるアルミナの膜厚を０．２μｍとして作製した紫外線放電ランプのＵＶ放射照度の維持率（初期のＵＶ放射照度に対する比率）は、波長２５４ｎｍの維持率が８４％、波長１８５ｎｍの維持率が５５％と、いずれも５０％以上となった。
【００４７】
また、第２の例として、第１の金属酸化物膜７であるシリカの膜厚を０．４μｍ、第２の金属酸化物膜８であるイットリアの膜厚を０．１μｍとして作製した紫外線放電ランプのＵＶ放射照度の維持率（初期のＵＶ放射照度に対する比率）は、波長２５４ｎｍの維持率が８９％、波長１８５ｎｍの維持率が７２％と、いずれも５０％以上となった。
【００４８】
このように、本発明の硼珪酸ガラス製の紫外線放電ランプは、次の利点を有することがわかる。すなわち、先ず、蛍光体を利用した紫外線ランプに比べて、波長１８５ｎｍ、２５４ｎｍが透過できるので、殺菌、脱臭の効果がある。また、硼珪酸ガラスを使用しているので、コストが安価になる。また、第１の金属酸化物膜７であるシリカと第２の金属酸化物膜８とを形成することにより、長寿命で波長１８５ｎｍ、波長２５４ｎｍのＵＶ放射照度の維持率（初期のＵＶ放射照度に対する比率）が向上する（長寿命で脱臭、殺菌が出来る）という効果が得られる。また、紫外線の放射量が多くなる（同じ放射量の場合、電力を少なく出来る）という利点がある。
【００４９】
上記のような利点を有しているので、本発明の紫外線放電ランプを殺菌装置（例えば、空気清浄器、エアコン、脱臭器、冷蔵庫、洗濯機、浄水器など）に用いるとき、長寿命かつ時間の経過に伴う紫外線出力の低下を抑えた殺菌装置を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、空気清浄器、エアコン、脱臭器、冷蔵庫、洗濯機、浄水器などの殺菌・脱臭に利用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 紫外線放電ランプ
１ ガラス管
２ 電極
３ リード線
６ ビード封止部
７ 第１の金属酸化物膜
８ 第２の金属酸化物膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプであって、前記硼珪酸ガラスのガラス管の内壁に、前記硼珪酸ガラス側から順に、第１の金属酸化物膜としてシリカ、第２の金属酸化物膜として帯電傾向がシリカよりも酸化水銀（ＨｇＯ）に近い金属酸化物膜が形成されていることを特徴とする紫外線放電ランプ。
【請求項２】
請求項１記載の紫外線放電ランプにおいて、前記第２の金属酸化物膜は、アルミナまたはイットリアであることを特徴とする紫外線放電ランプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の紫外線放電ランプにおいて、前記紫外線放電ランプは、冷陰極型の低圧水銀ランプであることを特徴とする紫外線放電ランプ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の紫外線放電ランプが用いられていることを特徴とする殺菌装置。
【請求項１】
ガラス管に硼珪酸ガラスを用いた紫外線放電ランプであって、前記硼珪酸ガラスのガラス管の内壁に、前記硼珪酸ガラス側から順に、第１の金属酸化物膜としてシリカ、第２の金属酸化物膜として帯電傾向がシリカよりも酸化水銀（ＨｇＯ）に近い金属酸化物膜が形成されていることを特徴とする紫外線放電ランプ。
【請求項２】
請求項１記載の紫外線放電ランプにおいて、前記第２の金属酸化物膜は、アルミナまたはイットリアであることを特徴とする紫外線放電ランプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の紫外線放電ランプにおいて、前記紫外線放電ランプは、冷陰極型の低圧水銀ランプであることを特徴とする紫外線放電ランプ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の紫外線放電ランプが用いられていることを特徴とする殺菌装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２１６４１９（Ｐ２０１１−２１６４１９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８５４８２（Ｐ２０１０−８５４８２）
【出願日】平成２２年４月１日（２０１０．４．１）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１日（２０１０．４．１）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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