本發(fā)明涉及因電介質(zhì)阻擋放電而照射深紫外光或真空紫外光的準(zhǔn)分子燈，特別涉及通過光催化劑作用而進(jìn)行浄化處理的空氣凈化中所使用的準(zhǔn)分子燈。

背景技術(shù)：

近年來，進(jìn)行基于光催化劑作用的空氣凈化器的開發(fā)。例如，氧化鈦光催化劑在吸收了紫外光時通過催化劑作用由空氣中的氧和水分產(chǎn)生oh游離基等。這些oh游離基等因強(qiáng)氧化力而分解空氣中的有機(jī)化合物從而發(fā)揮空氣凈化器功能等。

以往以來，已知有將光催化劑與作為紫外線燈的激發(fā)光源組合的空氣凈化器。紫外線燈主要為封入水銀的燈或在其上涂覆熒光體的燈，考慮到近些年的環(huán)境限制等，現(xiàn)在并非為能夠使用水銀燈作為激發(fā)光源的狀況。因此尋求無水銀的激發(fā)光源。

例如專利文獻(xiàn)1中公開了形成該種作用的準(zhǔn)分子燈。如圖5所示，以往的準(zhǔn)分子燈5中被配置成，在圓筒狀的放電容器51的內(nèi)部配置有一個電極(內(nèi)部電極)52，并且在導(dǎo)電性網(wǎng)格上擔(dān)載光催化劑的波板狀的外部電極53線接觸于放電容器51的外周。在該以往例的發(fā)明中，成為通過在導(dǎo)電性網(wǎng)格上擔(dān)載光催化劑來提高光的利用効率。

專利文獻(xiàn)1：日本專利第5705599號

但是，以往結(jié)構(gòu)的外部電極因其結(jié)構(gòu)以及材料，制造工序復(fù)雜，從制造費(fèi)用上看并不可取。并且，將外部電極用鈦那樣的金屬構(gòu)成時，可能因oh游離基等的強(qiáng)氧化力而腐蝕，從而不適合長期使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種在筒狀放電容器的外部不設(shè)置電極的方式的準(zhǔn)分子燈作為光催化劑激發(fā)用光源。

為了解決上述課題，本發(fā)明的準(zhǔn)分子放電單元具備：第1放電單元，在由玻璃構(gòu)成的第1管狀容器中封入產(chǎn)生準(zhǔn)分子放電的氣體；第1內(nèi)部電極，設(shè)置在第1放電單元的內(nèi)部；第2放電單元，在由玻璃構(gòu)成的第2管狀容器中封入產(chǎn)生準(zhǔn)分子放電的氣體；以及第2內(nèi)部電極，設(shè)置在第2放電單元的內(nèi)部，第1放電單元和第2放電單元在各自的管軸方向成為平行的朝向下抵接，該準(zhǔn)分子放電單元的特征在于，在第1放電單元或第2放電單元的至少一個的放電容器的外表面上形成有光催化劑層。

并且，本發(fā)明可以為，通過對第1內(nèi)部電極和第2內(nèi)部電極之間施加交流電壓，而放射波長為230nm以下的準(zhǔn)分子發(fā)光。

并且，本發(fā)明可以為，上述準(zhǔn)分子放電單元在第1管狀容器和第2管狀容器抵接的區(qū)域具有未形成上述光催化劑層的非成膜區(qū)域。

并且，本發(fā)明中，第1管狀容器以及第2管狀容器的與管軸正交的剖面可以為圓形。

并且，本發(fā)明中，第1管狀容器以及第2管狀容器的與管軸正交的剖面可以為矩形。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，由于在管狀容器的外部不存在用于使準(zhǔn)分子放電產(chǎn)生的電極，因此這些電極不會暴露在因真空紫外光而產(chǎn)生的oh游離基等中，電極不會腐蝕。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的準(zhǔn)分子放電單元的沿管軸方向的剖面圖的概略結(jié)構(gòu)圖。

圖2是對準(zhǔn)分子放電單元以相對管軸垂直的平面切斷后的概略剖面圖。

圖3表示對本發(fā)明的第二實(shí)施方式的準(zhǔn)分子放電單元以與管軸方向垂直的平面切斷后的概略剖面圖。

圖4表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的準(zhǔn)分子放電單元的以與管軸方向垂直的平面切斷后的概略剖面圖。

圖5是表示有關(guān)以往例的準(zhǔn)分子放電單元的圖。

符號說明

1準(zhǔn)分子放電單元

10第1放電單元

11第1管狀容器

111封固部

112封固部

12第1內(nèi)部電極

122外部引線

141金屬箔

13光催化劑層

20第2放電單元

21第2管狀容器

211封固部

212封固部

12第1內(nèi)部電極

222外部引線

241金屬箔

23光催化劑層

30交流電源

p放電柱

nda非成膜區(qū)域

5準(zhǔn)分子燈

51放電容器

52內(nèi)部電極

53外部電極

具體實(shí)施方式

參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施方式的準(zhǔn)分子放電單元的沿管軸方向的剖面圖的概略結(jié)構(gòu)圖。

準(zhǔn)分子放電單元1由第1放電單元10和第2放電單元20這一對放電單元構(gòu)成。第1放電單元10在第1管狀容器11的內(nèi)部具有第1內(nèi)部電極12，第2放電單元20在第2管狀容器21的內(nèi)部具有第2內(nèi)部電極22。即成為在管狀容器的外部不存在電極的準(zhǔn)分子放電單元。

第1管狀容器11及第2管狀容器21的內(nèi)部所封入的能夠使準(zhǔn)分子放電產(chǎn)生的氣體可以舉出例如氙氣(xe)、氬氣(ar)、氪氣(kr)等惰性氣體。并且，也可以根據(jù)需要與惰性氣體一起使用氟氣(f)、氯氣(cl)、碘氣(i)、溴氣(br)等鹵素氣體。

例如，使用氙氣作為發(fā)光氣體時，能夠得到波長為172nm的真空紫外光，使用氬氣和氯氣的混合氣體作為發(fā)光氣體時能夠得到波長為175nm的真空紫外光，使用氪氣和碘氣的混合氣體作為發(fā)光氣體時能夠得到波長為191nm的真空紫外光，使用氬氣和氟氣的混合氣體作為發(fā)光氣體時能夠得到波長為193nm的真空紫外光，使用氪氣和溴氣的混合氣體作為發(fā)光氣體時能夠得到波長為207nm的真空紫外光，使用氪氣和氯氣的混合氣體作為發(fā)光氣體時能夠得到波長為222nm的真空紫外光。

因此，本發(fā)明所涉及的準(zhǔn)分子放電單元中，為了放射波長為230nm以下的準(zhǔn)分子光，可封入上述的惰性氣體或惰性氣體與鹵素氣體的混合氣體。

使準(zhǔn)分子放電產(chǎn)生的氣體的氣體壓力優(yōu)選為低壓，例如靜壓下為10kpa～45kpa。

作為構(gòu)成第1管狀容器11及第2管狀容器21的材料，由于需要作為電介質(zhì)的性質(zhì)、透過紫外光的性質(zhì)，因此采用玻璃。具體而言，優(yōu)選采用例如波長為230nm～160nm的透射率良好的石英玻璃。

對于第1內(nèi)部電極12及第2內(nèi)部電極22使用例如鎢等金屬線材?？梢詫㈡u或鉬等金屬線材做成線圈狀，也可以做成直線狀。配置有內(nèi)部電極的空間中填充有發(fā)光氣體，不會產(chǎn)生電極的腐蝕。

內(nèi)部電極12、22通常為通過某些手段封固且與外部導(dǎo)通的結(jié)構(gòu)。這里作為封固方法的一例使用夾緊封固(ピンチシール)來進(jìn)行說明。所謂夾緊封固是指通過噴燒器等加熱玻璃制管狀容器的端部并施加壓力，將金屬箔及與其連接的內(nèi)部引線一起熔毀而密封。當(dāng)然，對于封固部的結(jié)構(gòu)并不限于該結(jié)構(gòu)，但該結(jié)構(gòu)能夠簡單制造。

如圖1所示，內(nèi)部電極12、22的其中一端部、即與內(nèi)部電極在電路上成為同電位的一端部被埋設(shè)在管狀容器11、21的管軸方向的端部所設(shè)置的封固部111、211中，并且通過焊接等與金屬箔141、241等導(dǎo)電部件電連接。

金屬箔中的連接有內(nèi)部電極的金屬箔141、241的另一端側(cè)上連接有導(dǎo)出到該管狀容器的外部的外部引線122、222。通過取得該結(jié)構(gòu)，能夠從玻璃制的管狀容器11、22的外部向內(nèi)部接通電力。

圖1中對一個管狀容器11、21在其兩端形成有封固部111、112、211、212，但是形成封固部的部位為一處也可以。其僅是為了物理性地保持電線狀或線圈狀的內(nèi)部電極，方便上在管狀容器的另一端側(cè)也設(shè)置封固部從而做成同樣的夾緊封固結(jié)構(gòu)，并懸架內(nèi)部電極。

對于兩個放電單元的固定，通過將管狀容器的端部插入燈座等部件中來實(shí)現(xiàn)。

圖2是將準(zhǔn)分子放電單元以相對管軸垂直的平面切斷后的概略剖面圖。該圖為圖1的a－a’線剖面圖。

第1放電單元10和第2放電單元20以第1管狀容器11的外表面與第2管狀容器21的外表面抵接的狀態(tài)配置。但是嚴(yán)密地講隔著后述的光催化劑的薄膜層。

如前所述，第1內(nèi)部電極12被配置在第1管狀容器11的內(nèi)部中形成為中空的放電空間內(nèi)，第2內(nèi)部電極22也同樣配置在第2管狀容器21的內(nèi)部。

管狀容器11、21的外表面上形成有光催化劑層13、23。光催化劑材料代表性的為二氧化鈦(tio2)。

另外，可以為氧化鋅(zno)、氧化鎳(nio)、氧化銅(cu2o)、氧化鎢(w3o)等金屬氧化物、或硫化鋅(zns)、硫化釓(cds)、硫化水銀(hgs)等金屬硫化物、進(jìn)而硒化鎘(cdse)等金屬硒化物，且還能使用在這些光催化劑材料中添加金屬而附加特性的材料。

作為形成光催化劑層的方法也能夠?qū)⒎勰筛?，但不希望含有粘合劑。能夠采用溶膠-凝膠法、濺射法等，在玻璃制管狀容器的外表面上形成之際，從使貼緊度良好這一觀點(diǎn)出發(fā)尤其希望通過噴鍍法形成。

光催化劑層即使在管狀容器11、21的至少任意一個上設(shè)置也能發(fā)揮作用，因此可以僅設(shè)置在一個上。

另外，可以在第1管狀容器11與第2管狀容器12之間以設(shè)定的電容率以及厚度配置所設(shè)定的電介質(zhì)作為隔離物。這樣不但起到調(diào)節(jié)物理間隔的作用，還起到進(jìn)行容量結(jié)合而調(diào)節(jié)第1內(nèi)部電極12與第2內(nèi)部電極22之間的電阻抗的作用。作為隔離物的材料能夠采用玻璃或陶瓷。

如圖1所示，第1放電單元10和第2放電單元20被分別連結(jié)在交流電源上，并施加設(shè)定的交流電壓，由此在各放電單元的內(nèi)部產(chǎn)生準(zhǔn)分子放電。該準(zhǔn)分子放電通過肉眼如圖2所示從第1內(nèi)部電極朝向第2內(nèi)部電極的方向并到達(dá)第1管狀容器的內(nèi)表面、從第2內(nèi)部電極朝向第1內(nèi)部電極到達(dá)第2管狀容器的內(nèi)表面觀測放電柱p。即，作為一對單元通過玻璃制管狀容器的管壁被容量結(jié)合的結(jié)構(gòu)進(jìn)行電介質(zhì)阻擋放電，且在管狀容器的外部不存在電極。

施加的交流電壓例如為頻率為5～100khz、施加電壓為1kv～20kv的高頻電壓。沒有特別圖示，通過已知的準(zhǔn)分子燈用交流電源能夠供給。

接著對本發(fā)明的空氣凈化作用進(jìn)行說明。對準(zhǔn)分子放電單元1施加交流電壓時，產(chǎn)生準(zhǔn)分子放電，并產(chǎn)生波長為230nm以下的深紫外光、真空紫外光。這些真空紫外光與可視光相比具有較高能量，作為光催化劑的激發(fā)光很出色，但在成為凈化對象的空氣即含有氧的氛圍中具有顯著衰減的性質(zhì)。

即，現(xiàn)在，對于作為光催化劑最為普及的材料二氧化鈦，相比可視光，紫外光作為激發(fā)光更有利，但其的使用困難。

但是，本發(fā)明中通過準(zhǔn)分子放電產(chǎn)生的真空紫外光能夠不衰減地到達(dá)光催化劑層。即，真空紫外光首先在密閉有惰性氣體等且基本上不存在氧的管狀容器11、21的內(nèi)部空間傳播，之后到達(dá)石英玻璃等的構(gòu)成管狀容器11、21的材料。然后在管狀容器11、21的內(nèi)部傳播而向外部發(fā)射，而光催化劑層13、13被直接形成在管狀容器的外表面，因此幾乎不接觸氧而到達(dá)光催化劑層13、13。

另外，雖然能量下降了，但是在以調(diào)節(jié)成各個光催化劑的激發(fā)能量為目的的情況下，能夠在管狀容器的外表面與光催化劑層之間或在管狀容器的內(nèi)壁面形成將真空紫外光移動至長波長側(cè)例如波長為400nm附近的熒光體層。

在真空紫外光到達(dá)光催化劑層(二酸化鈦)時，二氧化鈦中的電子被激發(fā)而發(fā)揮空氣凈化功能。該過程為現(xiàn)用技術(shù)因此簡單說明，但在存在于二氧化鈦周圍的氛圍中的氧分子被吸附到二氧化鈦的表面時，發(fā)生還原反應(yīng)以及氧化反應(yīng)，并最終產(chǎn)生oh游離基(羥基游離基)等活性氧。通過該oh游離基等的氧化力分解空氣中的有機(jī)物來凈化空氣。

并且，由于用于產(chǎn)生準(zhǔn)分子放電的電極不存在于管狀容器的外部，因此這些電極不會暴露在因真空紫外光而產(chǎn)生的oh游離基等中，電極不會發(fā)生腐蝕。

即，本發(fā)明利用真空紫外光作為光催化劑的激發(fā)光來使用準(zhǔn)分子燈。并且，能夠解決此時的主要課題即放電電極的腐蝕以及隨之而來的真空紫外光在氧氣氛下衰減的問題。

圖3表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的準(zhǔn)分子放電單元以與管軸方向垂直的平面切斷后的概略剖面圖。

在本實(shí)施方式中，有關(guān)光催化劑層的形成區(qū)域的事項(xiàng)以外，基本上與圖2所示的第1實(shí)施方式相同，因此省略說明。

第1放電單元10的第1管狀容器11與第2放電單元20的第2管狀容器21直接抵接。并且，對于第1管狀容器11與第2管狀容器21直接抵接的部分，不形成光催化劑層13。

這是因?yàn)椋谝?，在?管狀容器11與第2管狀容器21抵接的區(qū)域，嚴(yán)密地講，即使因玻璃的表面的凹凸產(chǎn)生μm單位的間隙，考慮到光催化劑層13本來與大氣接觸的面積幾乎沒有時，沒有理由在該部分形成光催化劑層13。

第二，由于光催化劑層13僅以一點(diǎn)點(diǎn)厚度存在，且電容率與管狀容器不同的材料作為異物而夾雜，因此，這是為了避免第1內(nèi)部電極12與第2內(nèi)部電極22之間的電容變化、放電變得不穩(wěn)定以及在容器外產(chǎn)生不希望的放電。

第三，這是由于即使光催化劑層13通過噴鍍法等緊固地密接于管狀容器，也會因抵接而擦破從而剝離時，有可能會剝離到其他區(qū)域。

這樣光催化劑層的非形成區(qū)域基于成膜方法能夠通過在該部位預(yù)先進(jìn)行掩蔽而進(jìn)行成膜來設(shè)置。

圖4是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的準(zhǔn)分子放電單元的以與管軸方向垂直的平面切斷后的概略剖面圖。

本實(shí)施方式除了有關(guān)管狀容器的形狀的事項(xiàng)以外，基本上與圖2所示的第1實(shí)施方式相同，因此省略說明。

如該圖中所示，管狀容器11、21的形狀在以與該管軸方向垂直的平面切斷的狀態(tài)下成為矩形狀即方筒形。作為矩形的例子并不限于長方形，也可為正方形。在為長方形時，優(yōu)選如下那樣長邊彼此抵接。

這是因?yàn)?，第一，使?管狀容器11和第2管狀容器21抵接時，具有在形狀上穩(wěn)定抵接這樣的效果。按照該意思也可以，無需將管狀容器整體設(shè)為矩形，僅將抵接部分設(shè)為平面部，并使平面部彼此抵接。在平面部彼此抵接時，接觸面也成為平面狀，且放電穩(wěn)定。

第二是由于，在管狀容器上具有構(gòu)成平面部的部分時，容易形成光催化劑層。由于在曲面上形成堅(jiān)固緊貼的光催化劑層在技術(shù)上難度高，因此若如此具有平面部，由以往的對基板形成光催化劑層的技術(shù)中能夠增加使用該技術(shù)進(jìn)行制膜的選擇項(xiàng)。第三，若為矩形狀，則容易與非成膜區(qū)域區(qū)別開來設(shè)置。