JP6670570B2 - エキシマ放電ユニット - Google Patents
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Description
従来から、光触媒を紫外線ランプである励起光源とセットにした空気清浄機が知られている。紫外線ランプは主に水銀を封入したものや、それに蛍光体を塗布したものであり、近年の環境規制などを考慮すると現在は励起光源として水銀ランプが使用できる状況ではない。そのため水銀フリーな励起光源が求められている。
以上の点から、本発明は光触媒励起用の光源としては筒状の放電容器の外部に電極を設けない形態のエキシマランプを提供することを目的とする。
また、本発明は、第1の内部電極と第2の内部電極の間に交流電圧を印加することにより、波長230nm以下のエキシマ発光を放射するものでもよい。
また、本発明は、前記エキシマ放電ユニットは、第1の管状容器と第2の管状容器が当接する領域には前記光触媒層が形成されていない非成膜領域を有していてもよい。
また、本発明は、第1の管状容器および第2の管状容器は、管軸に直交する断面が円形状であってもよい。
また、本発明は、第1の管状容器および第2の管状容器は、管軸に直交する断面が矩形状であってもよい。
図1は、本発明の第一の実施形態であるエキシマ放電ユニットの管軸方向に沿った断面図による概略構成図である。
エキシマ放電ユニット1は、第1の放電セル10と第2の放電セル20の一対の放電セルから構成されている。第1の放電セル10は、第1の管状容器11の内部に第1の内部電極12を有しており、第2の放電セル20は第2の管状容器21の内部に第2の内部電極22を有している。すなわち、管状容器の外部には電極が存在しないエキシマ放電ユニットとなっている。
例えば、発光ガスとしてキセノンガスを用いた場合には波長172nmの真空紫外光が得られ、発光ガスとしてアルゴンガスと塩素ガスとの混合ガスを用いた場合には波長175nmの真空紫外光が得られ、発光ガスとしてクリプトンガスとヨウ素ガスとの混合ガスを用いた場合には波長191nmの真空紫外光が得られ、発光ガスとしてアルゴンガスとフッ素ガスとの混合ガスを用いた場合には波長193nmの真空紫外光が得られ、発光ガスとしてクリプトンガスと臭素ガスとの混合ガスを用いた場合には波長207nmの真空紫外光が得られ、発光ガスとしてクリプトンガスと塩素ガスとの混合ガスを用いた場合には波長222nmの真空紫外光が得られる。
したがって、本発明にかかるエキシマ放電ユニットでは、波長230nm以下のエキシマ光を放射するために、上記の希ガス、又は、希ガスとハロゲンガスの混合ガスが封入される。
図1に示すように、内部電極12、22はその一端部、すなわち内部電極と電気回路的に同電位となる一端部が、管状容器11、21の管軸方向の端部に設けられた封止部111、211に埋設されるとともに、金属箔141、241などの導電部材と溶接等によって電気的に接続されている。
金属箔のうち、内部電極が接続された金属箔141、241の他端側にはこの管状容器の外部に導出される外部リード122、222が接続されている。このような構造をとることにより、ガラス製の管状容器11、22の外部から内部へ電力を投入することができる。
2つの放電セルの固定については、管状容器の端部をソケット等の部材に挿入することで可能である。
第1の放電セル10と第2の放電セル20とは、第1の管状容器11の外面と第2の管状容器21の外面とが当接する状態で配置されている。ただし厳密には後述する光触媒による箔膜層を挟んでいる。
前述のように、第1の内部電極12は第1の管状容器11の内部に中空に形成された放電空間内に配置されており、第2の内部電極22も同様に第2の管状容器21の内部に配置されている。
その他に、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ニッケル(NiO)、酸化銅(Cu2O)、酸化タングステン(W3O)などの金属酸化物、又は硫化亜鉛(ZnS)、硫化カドミニウム(CdS)、硫化水銀(HgS)などの金属硫化物、さらにはセレン化カドミニウム(CdSe)などの金属セレン化物であり、これらの光触媒材料に金属を添加して特性を付加したものも用いることができる。
光触媒層を形成する方法としては、粉末をペーストとして焼成することもできるが、バインダーが含まれていない方が望ましい。ゾルゲル法、スパッタ法、などを採用することができ、ガラス製管状容器の外面上に形成するにあたっては密着度を良好とする観点から溶射法によって形成することが特に望ましい。
光触媒層は、管状容器11、21の少なくともいずれか1つに設けられていても機能を発揮するので、片方のみに形成してもよい。
すなわち、現在、光触媒として最も普及している材料である二酸化チタンにとっては、励起光としては可視光よりも紫外光が有利であるが、その取扱いが難しいということになる。
なお、エネルギーとしては低下してしまうが、個々の光触媒の励起エネルギーに調整する目的で、真空紫外光を長波長側、例えば波長400nm付近、にシフトさせる蛍光体層を管状容器の外面と光触媒層との間、又は管状容器の内壁面に形成することもできる。
つまり、本発明は光触媒の励起光として真空紫外光を利用するにあたり、エキシマランプを用いる。そして、その際の主な課題である放電電極の腐食、さらに付随的には真空紫外光の酸素雰囲気中での減衰という問題を解決することができる。
本実施形態では、光触媒層の形成領域に関する事項以外は基本的に図2に示した第1の実施形態と同様であるから説明を省略する。
第1の放電セル10の第1の管状容器11と第2の放電セル20の第2の管状容器21とが直接的に当接している。そして、第1の管状容器11と第2の管状容器21とが直接当接している部分については、光触媒層13が形成されていない。
第二に、わずかな厚みながら光触媒層13が存在することによって、管状容器とは異なる誘電率の材料が異物として介在することになるから、第1の内部電極12と第2の内部電極22の間の電気容量が変化して、放電が不安定になったり、容器外で不所望な放電が生じたりすることを避けるためである。
第三には、光触媒層13は溶射法等によって強固に管状容器に密着しているとしても、当接していることに起因して擦れあったりして剥離すると、他の領域まで剥離するおそれがあるからである。
このような光触媒層の非形成領域は、成膜方法にもよるが、当該箇所を予めマスクをしておいて成膜することによって設けることができる。
本実施形態は、管状容器の形状に関する事項以外は基本的に図2に示した第1の実施形態と同様であるから説明を省略する。
この図において示すように管状容器11、21の形状がこの管軸方向に垂直な平面で切断した状態において矩形状である角筒型となっている。矩形の例としては長方形に限られるものではなく正方形でも良い。長方形の場合には、下記のように長辺どうしを当接する方が好ましい。
第二に、管状容器に平面部を構成する部分があると、光触媒層を形成しやすいからである。強固に密着した光触媒層を曲面上に形成することは技術的に難易度が高いため、このように平面部を有していれば、従来の基板に対する光触媒層の形成技術のうちから、これを応用して製膜することができる選択肢が増加する。第三に、矩形状であれば、非成膜領域を区別して設けることが容易である。
10 第1の放電セル
11 第1の管状容器
111 封止部
112 封止部
12 第1の内部電極
122 外部リード
141 金属箔
13 光触媒層
20 第2の放電セル
21 第2の管状容器
211 封止部
212 封止部
12 第1の内部電極
222 外部リード
241 金属箔
23 光触媒層
30 交流電源
P 放電柱
NDA 非成膜領域
5 エキシマランプ
51 放電容器
52 内部電極
53 外部電極
Claims (4)
- ガラスから構成された第1の管状容器にエキシマ放電を生じるガスを封入した第1の放電セルと、第1の放電セルの内部に設けられた第1の内部電極と、ガラスから構成された第2の管状容器にエキシマ放電を生じるガスを封入した第2の放電セルと、第2の放電セルの内部に設けられた第2の内部電極とを備え、第1の放電セルと第2の放電セルとが各々の管軸方向が平行となる向きで当接された空気清浄に用いられるエキシマ放電ユニットにおいて、
第1の内部電極と第2の内部電極の間に交流電圧を印加することにより、波長230nm以下のエキシマ発光を放射するとともに、
第1の放電セル又は第2の放電セルの少なくとも一方の放電容器の外表面上に形成された光触媒層に、波長230nm以下のエキシマ光が照射されることで浄化処理を行うことを特徴する空気清浄に用いられるエキシマ放電ユニット。 - 前記エキシマ放電ユニットは、
第1の管状容器と第2の管状容器が当接する領域には前記光触媒層が形成されていない非成膜領域を有することを特徴とする請求項1に記載のエキシマ放電ユニット。 - 第1の管状容器および第2の管状容器は、管軸に直交する断面が円形状であることを特徴とする請求項1または2に記載のエキシマ放電ユニット。
- 第1の管状容器および第2の管状容器は、管軸に直交する断面が矩形状であることを特徴とする請求項1または2に記載のエキシマ放電ユニット。
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