JPH0957113A

JPH0957113A - 光触媒体、白熱電球、放電ランプおよび照明器具

Info

Publication number: JPH0957113A
Application number: JP7335432A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Honda; 久司本田; Hiroshi Kamata; 博士鎌田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1995-06-15
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】すぐれた光触媒作用を奏する光触媒体、光触
媒膜を応用した白熱電球，放電ランプ，無電極放電ラン
プ，蛍光ランプおよび照明器具の提供。【解決手段】膜形成面を有し、少なくとも 410nm以下
の波長の光をとうか可能な基体１と、前記膜形成面に設
けられた光触媒作用を有する金属酸化物相（超微粒子領
域）2b、および前記金属酸化物相2bに分散された光触媒
作用を有する結晶性 TiO₂微粒子など2aで形成された膜
厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜２とを備えた光触媒体であ
る。ここで、基体１と光触媒膜２との間に SiO₂を下地
層として介挿すると、所要の強度を備えかつ活性の高い
薄い光触媒膜２にできるので、光透過性などの点でも好
ましい。さらに、本発明は、前記構成の光触媒膜の応用
であり、たとえば紫外線透過性を有するバルブを用いた
白熱電球，放電ランプ，無電極放電ランプ，蛍光ランプ
の外周面に、前記光触媒作用を有する光触媒膜２を設
け、これによって、光源周辺部に付着する悪臭源などを
酸化・分解して脱臭など行うものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光触媒作用をを備え
た光触媒体，白熱電球，放電ランプ，蛍光ランプおよび
照明器具に関する。

【０００２】

【従来の技術】放電によって紫外線を放射する水銀など
を封有する放電ランプの外周面（外表面）に、光触媒作
用を有する物質（たとえば TiO₂…酸化チタン）から成
る光触媒膜を一体的に設けた放電ランプが知られている
（特開平1-169866号公報）。この種の放電ランプは、バ
ルブの外周面に設けた光触媒膜が放電ランプ内部から放
出される紫外線を受けると表面が活性化し、酸化力を有
するようになり、付着もしくは接触した有機物を酸化・
分解して、脱臭や防汚などの作用を呈する。つまり、前
記放電ランプを設置した雰囲気では、その周囲の脱臭も
しくは消臭、雰囲気中の有機成分の分解などが行われ
る。

【０００３】ところで、光触媒反応を示す照射光の波長
は、光触媒膜を形成する物質のエネルギーバンドギャッ
プに依存する。たとえば TiO₂のエネルギーバンドギャ
ップは 3eVであり、 400nmの光エネルギーに相当する。
したがって、この値よりも大きなエネルギーを持つ短波
長の光は、 TiO₂に吸収されて光触媒作用を示す。そし
て、光触媒膜を形成する物質によっては、このエネルギ
ーバンドギャップの値が小さくなったりする。また、不
純物によってもエネルギーバンドギャップの値は変動す
るので、光触媒作用は紫外線照射に限定されない。

【０００４】上記光触媒膜は、光触媒作用を有する金属
酸化物の微粒子から成る粉体を水もしくはエタノールな
どの適当なバインダー成分に分散させて、バルブの外周
面に塗布後、焼成して形成している。また、光触媒作用
を有する金属酸化物の微粒子を、アルコキシド法で塗布
後、高温焼成して光触媒膜を形成することも知られてい
る。

【０００５】一方、白熱電球においては、その外周面に
TiO₂）およびFe₂O ₃の混合体から成る高屈折率層と
SiO₂（シリカ）を主体とした低屈折率層を重ねて成る
紫外線カットフィルター膜を設けた構成も知られてい
る。すなわち、白熱電球の外周面に紫外線カットフィル
ター膜を設けることにより、紫外線の悪影響を除去する
ことも知られている（特開昭61−253763号公報）。

【０００６】さらに、事務機用光源として使用されるハ
ロゲン電球においても、前記 SiO₂を主体として成る低
屈折率層およびチタニウを主体として成る高屈折率層を
交互に多層化した光干渉膜を、石英ガラスバルブ内壁面
や外周面に設けた構成が知られている。つまり、発光用
フィラメントから放射された光のうち、可視光は光干渉
膜を透過して石英ガラスバルブ外に放射させ、赤外線は
光干渉膜での反射によって発光用フィラメントに帰還さ
せ、発光用フィラメントを加熱する構成としている。そ
して、このような構成を採ることによって、赤外線の外
部放射が低減され、その赤外線による熱が発光用フィラ
メントの熱保持に利用されるので、ランプ効率の向上を
図ることも知られている（特開昭61−225756号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記説明したように、
光触媒作用（光触媒機能）を備えた放電ランプは知ら
れ、また、その応用もいろいろ試みられているが、な
お、次のようなな問題があった。第１には、光触媒作
用を有する金属酸化物から成る光触媒膜の膜厚は、数〜
数十μm 程度で実用化が検討されており、数μm 以下に
おいては十分な光触媒作用は生じないと考えられてお
り、検討されていなかった。すなわち、膜厚数μm 以下
の場合は、脱臭もしくは消臭、雰囲気中の有機成分の分
解などの光触媒作反応が十分に行われないと考えられて
いた。

【０００８】第２には、光触媒作用を有する金属酸化物
の微粒子を、水やエタノールなどのバインダー成分に分
散させ、これを塗布焼き付けて形成した光触媒膜は、一
般的に膜の強度が劣り剥離し易いので、耐久性に問題が
ある。そこで、光触媒膜の強度を向上させるために、 S
iO₂粉末をエタノールなどに分散させたものを併用する
ことが試みられている。しかし、このような手段を採っ
た場合は、結果的に光触媒作用を有する金属酸化物が外
表面に露出する割合が低減するので、光触媒作用の低下
を招来することになる。しかも、金属酸化物の微粒子に
対する SiO₂の馴染み性も劣るため、成膜（膜の形成）
に支障が生じ易く、かつ成膜後において膜の劣化を招来
し易いという問題がある。

【０００９】一方、アルコキシド法で形成した光触媒膜
の場合は、膜自体の強度は比較的強固であるが、表面が
平坦面化して表面積が低減するので、光触媒作用が低下
するという問題がある。さらに、たとえばソーダライム
ガラス面などに光触媒膜を形成した場合、ソーダライム
ガラス中のNa成分が光触媒膜中に析出し、汚損を生じた
り、光の透過率を低減化など招来する恐れも懸念され
る。

【００１０】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、光触媒作用が良好で、かつ膜強度も強固な光触媒
体、白熱電球、放電ランプ、蛍光ランプおよび照明器具
の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、膜形
成面を有し、少なくとも 410nm以下の波長の光が透過可
能な基体と；前記膜形成面に設けられた光触媒作用を有
する金属酸化物を主体とした相、およびこの相に分散さ
れた光触媒作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの少
なくとも１種を主体とした微粒子で形成された膜厚0.01
〜 0.3μm の光触媒膜とを備えた光触媒体である。

【００１２】請求項２の発明は、膜形成面を有し、少な
くとも 410nm以下の波長の光が透過可能な基体と；前記
膜形成面に設けられた光触媒作用を有する結晶性 Ti
O₂， ZnOのうちの少なくとも１種を主体とした第１の
微粒子、および平均粒径が前記第１の微粒子の平均粒径
よりも小さい光触媒作用を有する金属酸化物を主体とし
た第２の超微粒子で形成された膜厚0.01〜 0.3μm の光
触媒膜とを備えた光触媒体である。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１もしくは請求
項２記載の光触媒体において、基体と光触媒膜との間に
SiO₂を主体とした層（下地層）を介挿させた光触媒体
である。

【００１４】光触媒膜を支持する基体としては、少なく
とも 410nm以下の波長の光を透過し、かつ支持機能を有
すれば特に限定されないが、その使用態様によって、ガ
ラスやセラミックスなどの非金属無機質系材料，アルミ
ニウムなどの金属系無機質材料，有機質系材料を素材と
した成形体が挙げられる。ここで、基体について、少な
くとも 410nm以下の波長の光透過性を有することを必要
とするのは、少なくとも 410nm以下の波長の紫外線を含
む光を透過すれば、基体形状や光触媒膜の形成面拘らず
に、所要の防臭，防汚，殺菌などの作用効果が得られる
からである。

【００１５】また、光触媒膜の膜厚と吸着物質が分解さ
れる作用について、本発明者らが検討した結果、次のよ
うな傾向が確認された。すなわち、石英ガラス板の一主
面に、厚さを変えて TiO₂系の光触媒膜を形成し、この
光触媒膜面にそれぞれ一定濃度のタバコの煙を暴露し、
ヤニを付着させ、波長約 550nm の透過率を測定して、
光触媒作用を評価したところ、膜厚0.01〜 0.3μm で良
好な光触媒作用を呈することを確認した。ここで、膜厚
が厚くなると紫外線によって励起・生成される光触媒膜
の正孔は、膜形成面付近だけに限られ、ヤニなどの吸着
面まで正孔が拡散されずに、膜内部での再結合率が増加
して分解力が低下すると推定される。一方、膜厚0.01μ
m 未満では、光触媒膜内の金属酸化物の結晶が均一に形
成されず、十分な光触媒作用を呈する程活性化されない
ためと推定される。

【００１６】さらに、 SiO₂を主体とした層（下地層）
を、たとえばソーダライムガラス面との間に介挿させた
場合は、前記光触媒膜の構成，性状（微粒子の分散した
連続膜性）による高い光触媒作用と、ソーダライムガラ
ス中のNa成分の光触媒膜側への析出防止（抑制）と相俟
って、光触媒作用の低下や光透過率の低減なども効果的
に防止される。すなわち、光触媒膜の強度および光触媒
の活性を図るために、チタンアルコレート溶液中に、結
晶化した TiO₂微粒子を分散させた液をディップ法など
でソーダライムガラスに塗布し、焼成することにより形
成した光触媒膜を検討してみたところ、膜強度も良好
で、活性の高い光触媒膜として機能する。この点につい
て、本発明者らはさらに検討を進めた結果、上記光触媒
作用を有する金属酸化物の連続層に光触媒作用を有する
金属酸化物の微粒子を分散させた構成の光触媒膜に対
し、前記下地層を介挿することによって、光触媒膜の薄
膜化および高活性化が容易になり、前記薄膜化などに伴
って、干渉色を回避しながら透過率も向上，改善される
ことを確認した。

【００１７】請求項４の発明は、膜形成面を有し、少な
くとも 410nm以下の波長の光が透過可能な光透過性を有
するバルブと；前記バルブ内に封装された発光フィラメ
ントと；前記バルブ内の発光フィラメントの両端にへそ
れぞれ一端が接続されるとともに他端がバルブ外に気密
に導出された電気導入手段と；前記バルブ外周面に設け
られた光触媒作用を有する金属酸化物を主体とした相、
およびこの相に分散された光触媒作用を有する結晶性 T
iO₂， ZnOのうちの少なくとも１種を主体とした微粒子
で形成された膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜とを具備し
ていることを特徴とする白熱電球である。

【００１８】請求項５の発明は、膜形成面を有し、少な
くとも 410nm以下の波長の光が透過可能な光透過性を有
するバルブと；前記バルブ内に封装された発光フィラメ
ントと；前記バルブ内の発光フィラメントの両端にへそ
れぞれ一端が接続されるとともに他端がバルブ外に気密
に導出された電気導入手段と；前記バルブ外周面に設け
られた光触媒作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの
少なくとも１種を主体とした第１の微粒子、および平均
粒径が前記第１の微粒子の平均粒径よりも小さい光触媒
作用を有する金属酸化物を主体とした第２の超微粒子で
形成された膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜とを具備して
いることを特徴とする白熱電球である。請求項６の発明
は、請求項４もしくは請求項５記載の白熱電球におい
て、バルブ外周面と光触媒膜との間に SiO₂を主体とす
る層を介挿させたことを特徴とする。

【００１９】請求項７の発明は、内部に放電ガスが封入
され、かつ少なくとも 410nm以下の波長の光が透過可能
な透光性気密容器と；前記透光性気密容器内に放電を発
生させる電極手段と；前記透光性気密容器の外周面に設
けられた光触媒作用を有する金属酸化物を主体とした
相、およびこの相に分散された光触媒作用を有する結晶
性 TiO₂， ZnOのうちの少なくとも１種を主体とした微
粒子で形成された膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜とを具
備していることを特徴とする放電ランプである。請求項
８の発明は、内部に放電ガスが封入され、かつ少なくと
も 410nm以下の波長の光が透過可能な透光性気密容器
と；前記透光性気密容器内に放電を発生させる電極手段
と；前記透光性気密容器の外周面に設けられた光触媒作
用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの少なくとも１種
を主体とした第１の微粒子、および平均粒径が前記第１
の微粒子の平均粒径よりも小さい光触媒作用を有する金
属酸化物を主体とした第２の超微粒子で形成された膜厚
0.01〜 0.3μm の光触媒膜とを具備していることを特徴
とする放電ランプである。

【００２０】請求項９の発明は、内部に放電ガスが封入
され、かつ少なくとも 410nm以下の波長の光が透過可能
な透光性気密容器と；前記透光性気密容器の外周面に設
けられた光触媒作用を有する金属酸化物を主体とした
相、およびこの相に分散された光触媒作用を有する結晶
性 TiO₂， ZnOのうちの少なくとも１種を主体とした微
粒子で形成された膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜とを具
備していることを特徴とする無電極放電ランプである。

【００２１】請求項10の発明は、内部に放電ガスが封入
され、かつ少なくとも 410nm以下の波長の光が透過可能
な透光性気密容器と；前記透光性気密容器の外周面側に
設けられた光触媒作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのう
ちの少なくとも１種を主体とした第１の微粒子、および
平均粒径が前記第１の微粒子の平均粒径よりも小さい光
触媒作用を有する金属酸化物を主体とした第２の超微粒
子で形成された膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜とを具備
していることを特徴とする無電極放電ランプである。

【００２２】請求項11の発明は、請求項７ないし請求項
10いずれか一記載の放電ランプにおいて、透光性気密容
器外周面と光触媒膜との間に SiO₂を主体とする層を介
挿させたことを特徴とする。

【００２３】ここで、無電極放電ランプは、一般的に分
離されている高周波コイルと組み合わされて、透光性気
密容器内に放電を発生させ、発光源として機能する。

【００２４】請求項12の発明は、内部に放電ガスが封入
された透光性気密容器と；前記透光性気密容器内に放電
を発生させる電極手段と；前記透光性気密容器の面に設
けられ、かつ放電によって生じる紫外線に励起されて発
光する蛍光体層と；前記透光性気密容器の外周面に設け
られた光触媒作用を有する金属酸化物を主体とした相、
およびこの相に分散された膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒
作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの少なくとも１
種を主体とした微粒子で形成された光触媒膜とを具備し
ていることを特徴とする蛍光ランプである。

【００２５】請求項13の発明は、内部に放電ガスが封入
され、かつ少なくとも 410nm以下の波長の光が透過可能
な透光性気密容器と；前記透光性気密容器内に放電を発
生させる電極手段と；前記透光性気密容器の面に設けら
れ、かつ放電によって生じる紫外線に励起されて発光す
る蛍光体層と；前記透光性気密容器の外周面側に設けら
れた光触媒作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの少
なくとも１種を主体とした第１の微粒子、および平均粒
径が前記第１の微粒子の平均粒径よりも小さい光触媒作
用を有する金属酸化物を主体とした第２の超微粒子で形
成された膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜とを具備してい
ることを特徴とする蛍光ランプである。請求項14の発明
は、請求項12もしくは請求項13記載の蛍光ランプにおい
て、透光性気密容器外周面と光触媒膜との間に SiO₂を
主体とする層を介挿させたことを特徴とする。

【００２６】なお、上記蛍光ランプの電極手段は、放電
容器内に設けられたもの、もしくは放電容器外に設けら
れた無電極形のどちらでもよい。また、放電ガスに水銀
および希ガスを混合したものを用いることができるが、
放電によって紫外線を発生するものであればこれらに限
らない。

【００２７】請求項15の発明は、請求項４ないし請求項
14いずれか一記載の光源と；前記光源を装着する器具本
体とを具備していることを特徴とする照明器具である。

【００２８】請求項16の発明は、光源と；前記光源に対
向して配設された制光体と；前記光源からの光が到達す
る制光体の対向面および反対向面の少なくともいずか一
方の面に形成された光触媒作用を有する金属酸化物を主
体とした相、およびこの相に分散された光触媒作用を有
する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの少なくとも１種を主体
とした微粒子で形成された膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒
膜とを具備していることを特徴とする照明器具である。

【００２９】請求項17の発明は、光源と；前記光源に対
向して配設された制光体と；前記光源からの光が到達す
る制光体の対向面および反対向面の少なくともいずか一
方の面に形成された光触媒作用を有する結晶性 TiO₂，
ZnOのうちの少なくとも１種を主体とした第１の微粒
子、および平均粒径が前記第１の微粒子の平均粒径より
も小さい光触媒作用を有する金属酸化物を主体とした第
２の超微粒子で形成された膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒
膜とを具備していることを特徴とする照明器具である。

【００３０】前記制光体とは、たとえば反射鏡やレンズ
など例示されるが、これらに限定されるものでなく、ま
た、少なくともいずれか一方の面とは、一般的には光源
側の面（対向面）であるが、石英など紫外線が透過する
材質製の場合は光源側と反対の面（反対向面）でもよい
ことを意味する。

【００３１】請求項18の発明は、光源と；前記光源を包
囲する包囲体と；前記光源からの光が到達する包囲体の
内壁面および外壁面の少なくともいずか一方の面に形成
された光触媒作用を有する金属酸化物を主体とした相、
およびこの相に分散された光触媒作用を有する結晶性 T
iO₂， ZnOのうちの少なくとも１種を主体とした微粒子
で形成された膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜とを具備し
ていることを特徴とする照明器具である。

【００３２】請求項19の発明は、光源と；前記光源を包
囲する包囲体と；前記光源からの光が到達する包囲体の
内壁面および外壁面の少なくともいずか一方の面に形成
された光触媒作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの
少なくとも１種を主体とした第１の微粒子、および平均
粒径が前記第１の微粒子の平均粒径よりも小さい光触媒
作用を有する金属酸化物を主体とした第２の超微粒子で
形成された膜厚0.01〜0.3μm の光触媒膜とを具備して
いることを特徴とする照明器具である。

【００３３】前記包囲体とは、反射鏡，器具全面の透光
レンズやガラス板などを指し、制光体として機能するも
のを含んでもよい。

【００３４】請求項20の発明は、請求項16ないし請求項
19いずれか一記載の照明器具において、光触媒膜の下地
層として SiO₂を主体とする層を介挿させたことを特徴
とする。

【００３５】本発明に係る光触媒膜は、上記のように光
触媒作用を有する金属酸化物を主体としたものと、光触
媒作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOの少なくとも１種を
主体としたものとを必須の成分としている。ここで、光
触媒作用を有する金属酸化物としては、前記 TiO₂の
外、たとえばWO₃， LaRhO₃， FeTiO₃，Fe₂ O₃，Cd
Fe₂O ₄，SrTiO ₃，CdSe，GaAs， GaP， RuO₂などの
微粒子、もしくは２種以上の微粒子混合系が挙げられ
る。また、前記金属酸化物を主体とした相（連続膜）も
しくは超微粒子中に、分散される結晶性 TiO₂， ZnOの
少なくとも１種を主体とした微粒子（もしくは第１の微
粒子）は、たとえば平均粒径 5〜70nm程度のものが選ば
れる。

【００３６】前記光触媒膜は、次のようにして容易に形
成できる。たとえば平均粒径 5nm未満の TiO₂などの光
触媒作用を有する金属酸化物微粒子と、平均粒径 5〜70
nmのTiO₂などの光触媒作用を有する金属酸化物微粒子
とを、たとえばテトライソプロピルチタネートモノマー
もしくはテトライソプロピルチタネートポリマーなどの
アルコキシチタネート系化合物の溶液に、添加分散させ
て調製した懸濁・分散液を支持基体面に塗布焼付けるこ
とによって、所要の光触媒体を形成できる。さらに詳し
くは、たとえばチタンのアルコキシド溶液に平均粒径 5
〜10nm程度のアナターゼ型結晶の TiO₂微粒子を懸濁・
分散液を支持基体面に塗布し、焼成によってチタンアル
コキシド成分から平均粒径 5nm未満の TiO₂を結晶化さ
せた場合、チタンアルコキシド成分で形成される光学系
膜と同程度の硬度，強度と、平均粒径 5〜70nmの TiO₂
微粒子のみで形成される光触媒膜と同程度の光触媒作用
を備えた光触媒体を形成できる。

【００３７】なお、前記結晶性 TiO₂， ZnO系微粒子
（もしくは第１の微粒子）を分散させる金属酸化物相
は、一部もしくはすべてが非晶質性あるいは多孔質性で
あってもよい。ここで金属酸化物は、アナターゼ型結晶
を主成分としたものが望ましく、また、前記 TiO₂など
の超微粒子（平均粒径 5nm未満程度）、および結晶性 T
iO₂微粒子（平均粒径 5〜70nm程度）の混合組成比は、
特に限定されないが、一般的に質量比で 1： 4〜 4： 1
程度がよい。

【００３８】本発明に係る白熱電球，放電ランプ，無電
極放電ランプおよび蛍光ランプにおいて、バルブ外周面
への光触媒膜の形成は、前記光触媒膜の形成手段に準じ
て行われる。そして、この光触媒膜の厚さは、一般的
に、白熱電球や蛍光ランプから放出される波長 300〜 3
70nmの紫外線分光エネルギーの透過率が10％以上、さら
に好ましくは50％以上であるように選択・設定すればよ
い。さらに具体的には、光触媒膜の厚さは 0.1〜 100n
m，好ましくは 0.5〜30nm、さらに好ましくは 1〜15nm
である。ここで、前記波長 300〜 370nmの紫外線分光エ
ネルギーの透過率が10％以上、さらには50％以上に膜厚
を設定したときは、光触媒膜表面の紫外線照射が大きく
なるので、光触媒作用がさらに向上する。なお、波長 3
00〜 370nmの領域を基準としたのは、一般的に波長 300
nm未満の放射エネルギーは相対的に少なく無視できるこ
と、また波長 370nmを超える紫外線は、光触媒作用が急
激に低減することによる。請求項１の発明では、基体面
の光触媒膜が、光触媒作用を有する金属酸化物相に、結
晶性 TiO₂などの微粒子を分散させた構成を採ってい
る。すなわち、同種の光触媒作用を有する金属酸化物で
全体的に形成されているので、全体的に馴染みがよくす
ぐれた耐久性を呈する。また、実質的に粒子径の異なる
組み合わせ系であるために、硬度，強度が高くて表面積
の大きい膜となって、光触媒作用も向上する。

【００３９】請求項２の発明では、光触媒作用を有する
膜が、結晶性の TiO₂微粒子などと、光触媒作用を有す
る金属酸化物超微粒子の混合系膜としたことにより、す
ぐれた光触媒作用を呈する一方、支持基体に対する接着
強度（耐剥離性）も良好で脱離・損傷なども回避され、
硬度の高さと相俟って長期間に亘って安定した光触媒機
能を保持発揮する。

【００４０】請求項３の発明では、下地層を介挿したこ
とにより、基体を構成する成分の一部が光触媒膜側に析
出して悪影響を及ぼす恐れが解消し、活性度が高くて干
渉色のない光触媒膜として機能する。

【００４１】請求項４の発明では、一般的な光源などし
ての使用において、前記のようなすぐれた耐久性および
良好な光触媒作用など呈するだけでなく、屈折率の相違
に起因する乱反射なども回避され、光学的特性も損なわ
れないので、高品質な白熱電球として機能しながらその
周辺部の清浄化なども行うことができる。

【００４２】請求項５の発明では、一般的な光源などし
ての使用において、前記のようなすぐれた耐久性および
光触媒作用を呈するだけでなく、屈折率の相違に起因す
る乱反射なども回避され、光学的特性も損なわれないの
で、高品質な白熱電球として機能しながらその周辺部の
清浄化なども行うことができる。

【００４３】請求項６の発明では、下地層の保護膜的な
機能と相俟って、上記高品質な白熱電球として、より効
果的に作用しながら、その周辺部の清浄化なども行うこ
とができる。

【００４４】請求項７の発明では、前記すぐれた光触媒
作用などを有する放電ランプであるため、照明用光源と
しての使用で、消臭，殺菌（減菌）なども併せて行うこ
とができる。

【００４５】請求項８の発明では、光源などしての使用
において、前記のようなすぐれた耐久性および良好な光
触媒作用など呈するだけでなく、屈折率の相違に起因す
る乱反射なども回避され、光学的特性も損なわれないの
で、高品質な放電ランプとして機能しながら、その周辺
部の清浄化なども行うことができる。

【００４６】請求項９の発明では、光源などしての使用
において、前記のようなすぐれた耐久性および良好な光
触媒作用など呈するだけでなく、屈折率の相違に起因す
る乱反射なども回避され、光学的特性も損なわれないの
で、高品質な無電極放電ランプとして機能しながら、そ
の周辺部の清浄化なども行うことができる。

【００４７】請求項10の発明では、光源などしての使用
において、前記のようなすぐれた耐久性および良好な光
触媒作用など呈するだけでなく、屈折率の相違に起因す
る乱反射なども回避され、光学的特性も損なわれないの
で、高品質な無電極放電ランプとして機能しながら、そ
の周辺部の清浄化なども行うことができる。

【００４８】請求項11の発明では、下地層の保護膜的な
機能と相俟って、上記高品質な放電ランプもしくは無電
極放電ランプとして、より効果的に作用しながら、その
周辺部の清浄化なども行うことができる。

【００４９】請求項12の発明では、光源などしての使用
において、前記のようなすぐれた耐久性および良好な光
触媒作用など呈するだけでなく、屈折率の相違に起因す
る乱反射なども回避され、光学的特性も損なわれないの
で、高品質な蛍光ランプとして機能しながら、その周辺
部の清浄化なども行うことができる。

【００５０】請求項13の発明は、光源などしての使用に
おいて、前記のようなすぐれた耐久性および良好な光触
媒作用など呈するだけでなく、屈折率の相違に起因する
乱反射なども回避され、光学的特性も損なわれないの
で、高品質な蛍光ランプとして機能しながら、その周辺
部の清浄化なども行うことができる。

【００５１】請求項14の発明では、下地層の保護膜的な
機能と相俟って、上記高品質な蛍光ランプとして、より
効果的に作用しながら、その周辺部の清浄化なども行う
ことができる。

【００５２】請求項15の発明では、前記のようなすぐれ
た耐久性および良好な光触媒作用など呈するだけでな
く、屈折率の相違に起因する乱反射なども回避され、光
学的特性も損なわれない高品質な光源を備えたことによ
り、照明用光源として機能しながら、その周辺部の清浄
化なども行うことができる。

【００５３】請求項16の発明では、前記のようなすぐれ
た耐久性および良好な光触媒作用など呈するだけでな
く、屈折率の相違に起因する乱反射なども回避され、光
学的特性も損なわれない制光体を備えたことにより、照
明器具として機能しながら、その周辺部の清浄化なども
行うことができる。

【００５４】請求項17の発明は、前記のようなすぐれた
耐久性および良好な光触媒作用など呈するだけでなく、
屈折率の相違に起因する乱反射なども回避され、光学的
特性も損なわれない制光体を備えたことにより、照明器
具として機能しながら、その周辺部の清浄化なども行う
ことができる。

【００５５】請求項18の発明では、前記のようなすぐれ
た耐久性および良好な光触媒作用など呈するだけでな
く、屈折率の相違に起因する乱反射なども回避され、光
学的特性も損なわれない包囲体を備えたことにより、照
明器具として機能しながら、その周辺部の清浄化なども
行うことができる。

【００５６】請求項19の発明では、前記のようなすぐれ
た耐久性および良好な光触媒作用など呈するだけでな
く、屈折率の相違に起因する乱反射なども回避され、光
学的特性も損なわれない包囲体を備えたことにより、照
明器具として機能しながら、その周辺部の清浄化なども
行うことができる。

【００５７】請求項20の発明では、下地層の保護膜的な
機能と相俟って、より効果的に照明器具として機能しな
がら、その周辺部の清浄化なども行うことができる。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下図１〜図11を参照して実施形
態を説明する。

【００５９】実施例１図１は、光触媒体の構成例を断面的に示したもので、１
は支持基板（たとえばガラス板…波長 410nm以下の光を
透過する）、２は光触媒膜であり、この光触媒膜２は結
晶性微粒子（第１の TiO₂微粒子）2a，および結晶性微
粒子2aを分散・担持する光触媒作用を有する金属酸化物
相（第２の TiO₂超微粒子領域）2bで形成されている。

【００６０】次に、前記光触媒膜２の形成方法を説明す
る。先ず、テトライソプロピルチタネートモノマーをグ
リセリンおよびアセチルアセトンでキレート化したも
の、ガラス質形成剤（ P₂ O₅）を、酢酸エチル−エタ
ノール系混合溶媒に加えて溶液化した後、この混合溶液
中に、平均粒径 7nm，比表面積300m²／g のアナターゼ
結晶型の TiO₂超微粒子（第１の TiO₂微粒子）を分散
・懸濁させて、懸濁液を調製する。この懸濁液を、予め
用意しておいた厚さ 1mmのソーダライムガラス片（30×
30mm）に塗布し、 500℃×10時間焼成処理を施して、ア
ナターゼ結晶型のTiO₂微粒子（第１の TiO₂微粒子）
および TiO₂相（第２の TiO₂超微粒子の領域）を主体
とする膜厚 0.2〜 0.3μm の光触媒膜を作成する。

【００６１】また、比較のため、前記平均粒径 7nm，比
表面積300m²／g のアナターゼ結晶型の TiO₂微粒子
（第１の TiO₂微粒子）を分散・懸濁させた懸濁液（比
較例１）、テトライソプロピルチタネートモノマーのキ
レート化物を、ガラス質形成剤（ P₂ O₅）とともに酢
酸エチル−エタノール系混合溶媒に加えて溶液化した溶
液（比較例２）を、それぞれ前記実施例の場合と同様の
条件でソーダライムガラス片に、塗布・焼成して光触媒
体を作成した。

【００６２】これらの光触媒膜面におけるタバコのヤニ
の吸着力（剥がれ易さ）％、紫外線放電ランプからの紫
外線照射（波長 365nm，0.16mW／cm²）によるヤニの分
解力％、ヤニの分解率（分解／吸着）％および光触媒膜
の硬さをそれぞれ評価した結果を表１に示す。なお、吸
着力および分解力は、透過率の変化で行って実施例の場
合を基準値として評価し、また硬さは鉛筆硬度で行っ
た。

【００６３】上記特性例の評価からも分かるように、本発明の光触媒
体は、タバコのヤニによる外界汚染に対してすぐれた清
浄化機能を呈するだけでなく、他の有機物、たとえばト
イレの臭気の解消などにも有効であった。

【００６４】このように本実施例の光触媒体の場合は、
TiO₂微粒子の塗布，焼き付けで形成した焼結型の光触
媒膜（比較例１相当）と少なくとも同程度の光触媒作用
を有する一方、チタンアルコキシドの熱分解で生成・形
成した光学系型の光触媒膜（比較例２相当）と同程度の
硬度を保持しており、耐久性などすぐれた光触媒膜とし
て機能する。

【００６５】また、本実施例の光触媒体においては、ソ
ーダライムガラス片に SiO₂層などのアンダーコートを
設けずとも、良好な光触媒作用を呈することが分かっ
た。これは、ソーダライムガラス片から析出されるナト
リウム(Na)などの支持基板１からの不純物が、主にアル
コレート金属酸化物層（第２の TiO₂超微粒子領域）2b
に拡散されるためであり、光触媒作用がすぐれている結
晶性微粒子（第１の TiO₂微粒子）2aがこの不純物の影
響を受けにくくなる。すなわち、支持基体側からの悪影
響も回避されることは、光学系型および焼結型の両 TiO
₂微粒子の混成によって成されていると考えられる。

【００６６】さらに、本実施例の光触媒膜２は、ディッ
プ方式など簡単な成膜手段により、短時間で所要の膜厚
に形成することができる。これは、アルコレート懸濁液
が結晶性微粒子（第１の TiO₂微粒子）2aの周囲を覆い
ながら、支持基板１の表面に拡散していくためである。
このように、結晶性微粒子2aを核として、アルコレート
溶液のみを塗布する場合に比べて、１回の塗布工程で膜
厚の光触媒膜２を形成することができる。またさらに、
光触媒膜２の膜厚が厚くなると、結晶性微粒子2aは、支
持基板１からの不純物の影響が一層受けにくくなる。

【００６７】実施例２図２は、光触媒体の構成例を断面的に示したもので、１
はソーダライムガラス片、２は光触媒膜であり、この光
触媒膜２は結晶性微粒子（第１の TiO₂微粒子）2a，お
よび結晶性微粒子2aを分散・担持する光触媒作用を有す
る金属酸化物相（第２の TiO₂超微粒子領域）2bで形成
されている。また、３は前記ソーダライムガラス片１と
光触媒膜２との間に介挿された SiO₂層である。

【００６８】次に、前記光触媒体の形成方法を説明す
る。先ず、厚さ 5mmのソーダライムガラス片を用意し、
このガラス片をアルコキシシリコーン系化合物の溶液
（商品名， NSi-500，日曹KK製）に浸漬した後、30mm／
minの速度で引上げてから、 550℃の温度で10 min焼成
して、厚さ約20nmの SiO₂層を形成した。

【００６９】その後、予め調製，用意しておいた TiO₂
超微粒子を分散含有させたチタネート系溶液（分散液）
に、前記 SiO₂層を設けたガラス片を浸漬し、 300mm／
minの速度で引上げてから、 550℃の温度で10 min焼成
して、 TiO₂相（連続膜）中に結晶化 TiO₂微粒子が分
散した厚さ約 0.1μm の TiO₂系光触媒膜を形成した。
ここで、チタネート系分散液は、テトライソプロピルチ
タネート系溶液（商品名， NTiO 92，日曹KK製）を酢酸
ブチルで３倍に希釈し、この希釈液に平均粒径nm，比表
面積300m²／g のアナターゼ結晶型の TiO₂超微粒子
（商品名，STS-01，石原産業KK製）を、前記テトライソ
プロピルチタネート系溶液に対して、重量比で 5％加え
分散させて調製したものである。

【００７０】また、比較例３として、テトライソプロピ
ルチタネート系溶液（商品名， NTiO 92，日曹KK製）の
酢酸ブチルによる３倍希釈液に、前記 SiO₂層を設けた
ガラス片を浸漬し、 300mm／ minの速度で引上げてか
ら、 550℃の温度で10 min焼成して、厚さ約 5μm の T
iO₂系光触媒膜（ TiO₂相のみの連続膜）を形成した。
これら光触媒体の光触媒膜面に、サラダオイル 1mgを載
置（被着）した後、紫外線放電ランプからの紫外線（波
長 360nm，強度20mW／cm²）を 2時間照射して、重量の
変化から光触媒活性を評価する一方、 JIS（K5400)に準
拠した鉛筆硬度法で膜の硬さ（膜強度）をそれぞれ評価
した結果を表２に示す。なお、光触媒活性の評価は、サ
ラダオイルの残量比（％）で示した。

【００７１】上記の試験・評価から分かるように、実施例２の光触媒
体は、 TiO₂相に分散含有された結晶化 TiO₂微粒子が
主活性種として作用する一方、 TiO₂相は活性を保持し
ながらバインダーとして作用する。しかも、支持体とし
て機能するガラス片と光触媒体との間には SiO₂から成
るアンダーコートが介挿されているので、前記 TiO₂相
の結晶化が侵されることも解消し、光触媒活性が高めら
れている。ここで、光触媒活性が高められることは、光
触媒膜の厚さを薄くでき、かつ TiO₂相に分散含有され
る結晶化 TiO₂微粒子の量を低減できることになり、さ
らには、光触媒膜の強度も向上する。すなわち、この構
成においては、光触媒活性，膜強度および高い透過率
（干渉色のない）を備えていた。

【００７２】実施例３先ず、図３に一部切り欠き断面的に示すハロゲン電球を
用意した。図３において、４は石英ガラスから成るバル
ブ、５は前記バルブ４の圧潰封止部、5a，5bは前記圧潰
封止部５に気密に埋設された一対の導入リード線（電気
導入手段）、6a，6bは前記導入リード線5a，5bに一端が
接続する内導体、７は前記内導体6a，6b間に装架された
タングステンコイルフィラメント、８は前記導入リード
線5a，5bに電気的に接続しながら圧潰封止部５に装着さ
れた口金である。

【００７３】一方、テトライソプロピルチタネートを有
機溶媒に溶解させ、テトライソプロピルチタネート含有
量 2〜10質量％、粘度約2.0 cps の溶液を調製した。さ
らに、前記テトライソプロピルチタネート溶液に、平均
粒径 5nmの TiO₂超微粉末（特にアナターゼを主成分と
したものが好ましい）を添加・懸濁液化した。

【００７４】次に、前記ハロゲン電球を、前記溶液・懸
濁液に浸漬してから所定速度で引上げ、乾燥後、空気
中，約 700℃で 5分間焼成して、前記石英バルブ３の外
表（外周）面に、厚さ 0.2μm 程度の TiO₂膜（光触媒
膜）９を形成した。このようにして、石英バルブ４の外
表（外周）面に設けた厚さ 0.2μm 程度の TiO₂膜９
は、前記ハロゲン電球内で生じ、石英バルブ４壁を透過
して外表（外周）面に到達した紫外線の約70％を透過し
ており、この紫外線や光の透過によって、前記 TiO₂膜
９は光触媒として活性な機能・作用を呈することが確認
された。すなわち、有機ガストしてアセトアルテヒド濃
度（1300 ppm）の雰囲気下で、前記ハロゲンラ電球を点
灯し、点灯時間の経過に伴うアセトアルテヒド濃度の変
化・低減を測定したところ、前記実施例１の場合と同様
にすぐれた光触媒作用が認められた。また、このハロゲ
ン電球は、前記 TiO₂膜（光触媒膜）が光学膜を成して
おり、良好な帯電防止性を有しているため、雰囲気中の
細かい塵埃などの付着も回避され、表面が清浄さを維持
していた。

【００７５】なお、前記構成において、石英バルブ４の
外表（外周）面と TiO₂膜（光触媒膜）９との間に SiO
₂を介在させた場合は、光触媒活性，膜強度および高い
透過率（干渉色のない）を兼備した光触媒膜を有するハ
ロゲン電球として機能することを確認した。

【００７６】実施例４図４に断面的に示す管形ハロゲン電球を用意した。図４
において、10は石英ガラスから成る管形バルブ、11は前
記管形バルブ10の圧潰封止部、 12a， 12bは前記圧潰封
止部11に気密に埋設された一対の導入リード線（電気導
入手段）、13は前記導入リード線 12a， 12b間に装架さ
れたフィラメントである。ここで、フィラメント13は発
光部 13aおよび非発光部 13bで構成され、サポーター 1
3cによって管形バルブ10内壁面に非接触に支持されてい
る。また、14は接点 14aを有するベース部で、前記圧潰
封止部11に気密に埋設されたモリブデン箔 12a′， 12
b′を介して、導入リード線 12a， 12bに電気的に接続
されている。

【００７７】一方、前記実施例３の場合と同一組成のテ
トライソプロピルチタネートおよびTiO₂超粉末の溶液
・懸濁液を用意し、この溶液・懸濁液に、前記ハロゲン
電球を浸漬してから所定速度で引上げ、乾燥後、空気
中，約 700℃で 5分間焼成して、前記石英バルブ10の外
表（外周）面に厚さ0.25μm 程度の TiO₂膜14を形成し
た。このようにして、石英バルブ10の外表（外周）面に
設けた厚さ0.25μm 程度の TiO₂膜15は、前記ハロゲン
電球内で生じ、石英バルブ10壁を透過して外表（外周）
面に到達した紫外線の約70％を透過しており、この紫外
線や光の透過によって、前記 TiO₂膜15は光触媒として
活性な機能・作用を呈することが確認された。すなわ
ち、有機ガストしてアセトアルテヒド濃度（1300 ppm）
の雰囲気下で、前記ハロゲンラ電球を点灯し、点灯時間
の経過に伴うアセトアルテヒド濃度の変化・低減を測定
したところ、前記実施例１の場合と同様に、すぐれた光
触媒作用が認められた。

【００７８】また、この管形のハロゲン電球16は、前記
TiO₂膜（光触媒膜）15が光学系の膜を成しており、良
好な帯電防止性を有しているため、雰囲気中の細かい塵
埃などの付着も回避され、表面が清浄さを維持してい
た。

【００７９】さらに、上記構成の管形ハロゲン電球16
を、両端側に電気的な接続装着部を備えたリフレクター
17に組み込み、図５に断面的に示すような、複写機用の
読取り光源部17を作成した。そして、この複写機用の読
取り光源部17を、図６に要部構成の概略を断面的に示す
ごとく、複写機の原稿読取り部に装着し、複写機として
の機能評価を行った。図６において、18は露光用ユニッ
トで、前記読取り光源部17、原稿台ガラス19, 反射鏡20
など構成されている。また、21は前記反射鏡20で反射導
光される光を集光する指定レンズユニット、22は指定レ
ンズユニット21からの光を受ける受光器、23は指定レン
ズユニット21および受光器22を内装する暗室である。

【００８０】前記複写機について、繰り返し所要の複写
操作を行ったところ、前記露光ユニット18の管形ハロゲ
ン電球16表面は、清浄さが保持されており、信頼性の高
い露光光源として機能することが確認された。これは、
露光ユニット18部における雰囲気に浮遊する汚染などの
原因となる有機物が、管形ハロゲン電球16表面の光り触
媒膜15に接触することによって、容易に酸化・分解して
除去されるためである。上記実施例では、管形ハロゲ
ン電球16を露光ユニット18の光源として組み込んだ複写
機について説明したが、トナー像を記録紙などに転写し
た後の、定着用ユニットの熱定着光源として組み込んで
も、同様の作用・効果が認められる。

【００８１】前記構成において、管形ハロゲン電球16の
外表（外周）面と TiO₂膜（光触媒膜）15との間に SiO
₂を介在させた場合は、光触媒活性，膜強度および高い
透過率（干渉色のない）を兼備した光触媒膜を有する管
形ハロゲン電球として機能することを確認した。

【００８２】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変
形を採り得る。たとえば、上記では白熱電球として、一
般的なハロゲン電球、事務機用などの管形ハロゲンラン
プを例示したが、車輛前照灯用のハロゲン電球、照明装
置などであってもよい。

【００８３】実施例５この実施例は３波長発光形の直管形蛍光ランプの場合で
あり、図７ (a)は直管形蛍光ランプの斜視図、図７ (b)
は一部を拡大した断面図、図８は直管形蛍光ランプを用
いた照明器具の概略構成を示す側面図である。

【００８４】蛍光ランプ本体は、 JIS規格でFL40SSと表
示される定格電力37 Wの低圧水銀蒸気放電ランプであ
り、24は直管形を成す透光性気密容器としての発光管で
あって、この発光管24は、バルブ外径が28mm、管長1198
mm程度の大きさをなし、 300nm以上の紫外線を透過する
ガラス、たとえばソーダライムガラスにて形成されてい
る。そして, この発光管24の両端部はステム25，25によ
り封止されており、これらステム25，25にはリード線2
6，26が気密に貫通されている。また、前記リード線2
6，26には、タングステンワイヤなどにより２重コイル
に形成された電極手段としてのフィラメント電極27，27
が取付けられており、図示しないエミッタが塗布されて
いる。

【００８５】さらに、前記発光管24の外周面（外表面）
には全面に亘り光触媒膜28が形成されている。ここで、
光触媒膜28は、たとえば平均粒径 5〜 7nmのアナターゼ
型結晶 TiO₂微粒子 28aおよび平均粒径 5nm未満の TiO
₂超微粒子 28bの混合系で形成されている（超微粒子相
28bに結晶性微粒子 28aが分散した状態）。つまり、前
記実施例１の場合と同様の条件で調製した溶液・懸濁液
に、前記蛍光ランプを浸漬して外周面（外表面）に塗布
し、乾燥（ 150℃で約 5分間保持）させることによっ
て、耐剥離性が良好な平均 0.2μm 厚み光触媒膜27を発
光管24の外表面に形成する。

【００８６】また、この実施例では、水銀から放出され
た紫外線により励起されて可視光に変換する蛍光体層29
を、たとえば３波長発光形蛍光体、および水銀から放出
された紫外線により励起されて 300nm〜 400nmの紫外線
を発する蛍光体の混合体で構成した。ここで、３波長発
光形蛍光体はしては、たとえば 610nm付近にピーク波長
を有する赤系蛍光体として Y₂O ₃：Eu、 540nm付近に
ピーク波長を有する緑系蛍光体として（La,Ce,Tb）P
O₄、 450nm付近にピーク波長を有する青系蛍光体とし
てBaMg₂Al₁₆O ₂₇：Euが用いられている。紫外線発光蛍
光体としては、ユーロピウム付活アルカリ土類金属硼酸
塩、鉛付活珪酸塩、ユーロピウム付活アルカリ土類金属
アルミン酸塩、またはこれらにハロゲンが添加された蛍
光体の少なくとも１種類以上が用いられている。ユーロ
ピウム付活アルカリ土類金属硼酸塩としては、たとえば
368nmにピーク波長をもつSr,B₄,O₇：Eu²⁺が有効であ
り、鉛付活珪酸塩としては 370nmにピーク波長をもつ
（Ba,Sr,Mg）₃Si₂ O₇：Pb²⁺や350nmにピーク波長を
もつBaSi₂ O₅：Pb²⁺などが好適である。この実施例で
は、紫外線発光蛍光体としては、Sr,B₄,O₇：Eu²⁺を用
いており、その混合比は蛍光体層28の 1〜10質量％の割
合である。

【００８７】さらに、前記発光管24内には所定量の水銀
とアルゴンガスなどの不活性ガスが封入されており、ま
た、発光管24の端部には口金ピン30を突設させた口金31
が被着されている。そして、前記口金ピン30は前記リー
ド線26，26を介してフィラメント電極（放電電極）27に
接続されている。

【００８８】前記構成の蛍光ランプ32を、たとえば図８
に示すような照明器具本体に取り付けて照明器具を構成
することができる。すなわち、図８において33は天井直
付け形照明器具の本体であり、この照明器具本体33の長
手方向両端にはランプソケット34，34が相互に対向して
配置されている。これらソケット34，34間に、前記蛍光
ランプ32を、その口金31，31の口金ピン30を係合させて
取り付けられ、照明器具を構成している。なお、照明器
具本体33には、蛍光ランプ32を点灯させるための安定器
35を含む点灯回路が収容されており、前記蛍光ランプ32
は安定器35を介して点灯される。

【００８９】次に、前記構成の蛍光ランプおよび照明器
具の作用を説明する。

【００９０】蛍光ランプ32を点灯すると電極27，27間の
アーク放電により水銀蒸気が水銀特有の 185nmおよび 2
54nmの紫外線を放出し、この紫外線は蛍光体層29を励起
する。この場合、蛍光体層29は３波長発光形蛍光体およ
び 300nm〜 400nmの紫外線を発する蛍光体を混合体で形
成されていので、３波長発光形蛍光体が３波長域にピー
ク波長を有する可視光を発するとともに、紫外線発光蛍
光体が 300nm〜 400nmの紫外線を発する。そして、３波
長発光形蛍光体によって発せられた可視光は発光管24の
壁を透過し、 TiO₂混合膜28を透過して外部に放出さ
れ、所定の可視光量が得られので、所定の明るさに照ら
すことができる。

【００９１】一方、紫外線発光蛍光体が 300nm〜 400nm
の紫外線を発するので、この紫外線は発光管24の壁を透
過し、 TiO₂を主成分とする光触媒膜28に達する。この
ためTiO₂は紫外線を吸収し、光触媒作用で TiO₂の内
部に電子とホールを生させるとともに、このホールを移
動させて表面において電子移動反応を起こし、このホー
ルがほぼバンドギャップ（3.0 eV）分のエネルギーだけ
電子を引き抜く力、すなわち酸化力をもち、表面に付着
した物質を酸化させる。したがって、環境を汚染してい
る臭気，有機物などを、より効率的に酸化・分解するよ
うに機能した。たとえば、臭気（アセトアルデヒド濃度
1300 ppm）を有する密閉型の雰囲気下で、前記照明装置
を点灯して、点灯時間とアセトアルデヒド濃度の変化を
測定したところ、 1時間後 300 ppm，24時間後 5 ppm程
度とすぐれた触媒機能を呈することかせ確認された。

【００９２】上記のように、結晶性 TiO₂超微粒子混合
系を主成分とした光触媒膜28は、表面に付着した物質を
効率よく酸化・分解させることができため、たとえばメ
チルメルカプタン、硫化水素などの硫黄化合物、アンモ
ニアなどの含窒素化合物、アルデヒド類などの分解が促
され、臭気物質の分解による消臭作用も容易に奏する。
また、同じく強い酸化作用により、細菌を含む雑菌の殺
菌作用、汚れなどの浄化、たとえば煙草のヤニを分解す
るなどの作用も容易に生じる。つまり、前記蛍光ランプ
10によれば、照明用光源として多量の可視光を発すると
ともに、表面に塗布した TiO₂膜28に対する紫外線発生
源としても機能する。したがって、住宅やオフィスなど
の居住空間の照明および空気浄化を単一の蛍光ランプで
実現できることになり、快適な居住環境を得ることがで
きる。

【００９３】また、蛍光ランプの外表面に、ほこりや，
煙草のヤニ，油脂成分などが堆積しようとしても、 TiO
₂微粒子混合系膜28の酸化分解作用によりこれら物質の
付着を防止するから、蛍光ランプの光束低下を防止する
ことができ、蛍光ランプを拭くなどの掃除が不要であ
り、メンテナンスも容易になる。

【００９４】前記蛍光ランプの構成において、発光管24
の外表（外周）面と TiO₂膜（光触媒膜）28との間に S
iO₂を介在させた場合は、光触媒活性，膜強度および高
い透過率（干渉色のない）を兼備した光触媒膜を有する
蛍光ランプとして機能することを確認した。

【００９５】実施例６曲成，排気，封止までの工程を経た環状の蛍光ランプを
用意し、この環状の蛍光ランプを封止部を上方として、
イソプロピルチタネート溶液に、平均粒径 5〜7nmの結
晶型 TiO₂超微粒子を分散させた分散液に浸漬，取り出
してから、前記封止部を下方に反転させた状態で、 150
℃で約 5分間保持して環状の蛍光ランプ外周面に結晶型
の TiO₂微粒子混合系の光触媒膜を形成した。

【００９６】この環状蛍光ランプの外周面に設けた光触
媒膜の厚さは、曲成部の外周側表面での平均値 0.2μm
，曲成部の内周側表面での平均値 0.1μm ，封止部側
での平均値 0.1μm であった。

【００９７】次に、前記光触媒膜を発光管外周面に設け
た環状蛍光ランプを、対応する照明器具に組み込み、実
施例１の場合と同様に脱臭効果を検討したところ、実施
例１の場合と同様な作用効果が認められた。

【００９８】また、前記環状蛍光ランプ外周面の光触媒
膜に、一定量の煙草のヤニを全面的に塗布し、無色にな
る間での時間で光触媒作用を比較したところ、熱の影響
を受け易い封止部（電極近傍）における光触媒作用は、
他の領域の約 2倍であった。上記では、環状蛍光ランプ
の場合を説明したが、図９ (a)に平面的に示すようなＵ
字型蛍光ランプ，図９ (b)もしくは図９ (c)に斜視的に
示すようなＷ−Ｕ字型蛍光ランプの発光管外周面に、前
記に準じてそれぞれ光触媒膜を形成・具備させた場合も
同様の作用効果が認められた。

【００９９】なお、本発明は上記実施例の構造に制約さ
れるものではない。たとえば、上記実施例では可視光を
発する蛍光体として３波長発光形蛍光体を用いたが、本
発明はこれに限らず、ハロりん酸カルシウム蛍光体や、
その他蛍光ランプに使用されている通常の蛍光体であっ
てもよい。また、蛍光ランプは直管形蛍光ランプ、環形
蛍光ランプ、Ｕ字型、Ｗ字型に限らず、Ｈ字、鞍形など
のような屈曲形蛍光ランプなどであってもよい。

【０１００】実施例７図10は、紫外線を放出する光源、たとえば高圧水銀蒸気
放電灯に制光体（もしくは包囲体）を組み合わせた照明
器具の概略構成を示す断面図である。図10において、36
は電源側に一端が接続する外部リード部37およびソケッ
ト部38などを装着した器具本体である。また、39は前記
器具本体36のソケット部38に装着された高圧水銀蒸気放
電灯、40は前記高圧水銀蒸気放電灯39に沿って配置内装
された反射板であり、この反射板40は前記器具本体36に
取り付けられた支持枠41によって支持・固定されてい
る。さらに、42は前記器具本体36と組み合わせられて包
囲体を形成する紫外線透過性のグローブ、たとえば石英
ガラス製のグローブであり、この外表面に光触媒膜43が
設けられている。ここで、前記光触媒膜43は、実施例３
の場合と同一組成のテトライソプロピルチタネートおよ
び TiO₂超粉末の溶液・懸濁液液を、前記石英ガラス製
グローブ42の側外表面に塗布，乾燥後、空気中，約 700
℃で 5分間焼成して、厚さ 0.3μm 程度の膜厚に形成さ
れている。

【０１０１】このように構成された照明器具は、高圧水
銀蒸気放電灯39の点灯で、高圧水銀蒸気放電灯39から放
出された紫外線が石英ガラス製グローブ42を透過し、外
表（外周）面に到達して前記光触媒膜43は、光触媒とし
て活性な機能・作用を呈することが確認された。すなわ
ち、有機ガストしてアセトアルテヒド濃度（1300 ppm）
の雰囲気下で、前記照明器具を点灯し、点灯時間の経過
に伴うアセトアルテヒド濃度の変化・低減を測定したと
ころ、すぐれた光触媒作用が認められた。

【０１０２】前記照明器具の構成において、石英ガラス
製グローブ42の外表（外周）面と TiO₂膜（光触媒膜）
43との間に SiO₂を介在させた場合は、光触媒活性，膜
強度および高い透過率（干渉色のない）を兼備した光触
媒膜を有する高圧水銀蒸気放電灯として機能することを
確認した。

【０１０３】また、図11に透視的に示すごとく、反射膜
44付きのレフランプのバルブ45の頂面に、前記手法に準
じて光触媒膜46を形成して、照明器具に装着して点灯評
価を行ったところ、光触媒活性，膜強度および高い透過
率を兼備した光触媒膜を有するレフランプとして機能す
ることを確認した。なお、図11において、46は E型口
金、47はフィラメントをそれぞれ示す。

【０１０４】

【発明の効果】請求項１および請求項２の発明によれ
ば、構成を簡略化しながら、光触媒膜の活性および硬度
が高く、かつ支持基体に対する密着力もしくは接着力も
高くて、耐剥離性などすぐれているため、長期間に亘っ
て所要の光触媒作用を呈する外界清浄化用の触媒膜が提
供される。

【０１０５】請求項３の発明によれば、光触媒膜の薄膜
化および良好な透過性化を図りながら、一方では、光触
媒膜の活性および硬度が高く、かつ支持基体に対する密
着力もしくは接着力も高くて、耐剥離性などすぐれてい
るため、長期間に亘って所要の光触媒作用を呈する外界
清浄化用の触媒膜が提供される。

【０１０６】請求項４，請求項５および請求項６の発明
によれば、白熱電球が光学的特性の良好な光源として機
能しながら、一方では、点灯・使用雰囲気中の有機成分
などを、長期間に亘って、安定的かつ容易に酸化・分解
除去し得るので、殺菌もしくは減菌、臭気の除去（脱
臭）などが要望される居住空間、たとえば病院用光源と
して有効な光源の提供が可能である。

【０１０７】請求項７，請求項８，請求項９，請求項1
0，および請求項11の発明によれば、放電ランプが光学
的特性の良好な光源として機能しながら、一方では、点
灯・使用雰囲気中の有機成分などを長期間に亘って安定
的、かつ容易に酸化・分解除去し得るので、殺菌もしく
は減菌、臭気の除去（脱臭）などが要望される居住空
間、たとえば病院用光源として有効な光源の提供が可能
である。

【０１０８】請求項12，請求項13および請求項14の発明
によれば、蛍光ランプが光学的特性の良好な光源として
機能しながら、一方では、光触媒膜は剥離する恐れもな
いので、長期間に亘って殺菌、臭気の除去（脱臭）、有
機物の酸化，分解など容易に行うことができる光源の提
供が可能となる。

【０１０９】請求項15の発明によれば、一般照明用とし
て機能しながら、前記請求項11〜12の発明で見られるよ
うな作用・効果を呈するので、その実用性がさらに助長
される。

【０１１０】請求項16，請求項17，請求項18，請求項19
および請求項20の発明によれば、照明器具に装着した光
源が紫外線放射源として有効に機能する一方、点灯・使
用雰囲気中の有機成分など長期間に亘って安定的、かつ
容易に酸化・分解除去し得るので、殺菌もしくは減菌、
臭気の除去（脱臭）などが要望される居住空間、たとえ
ば病院用光源として有効な照明器具の提供が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光触媒体の一実施例を示す要部断面
図。

【図２】本発明の光触媒体の他の実施例を示す要部断面
図。

【図３】本発明の白熱電球の一実施例の構造を示す一部
切り欠き断面図。

【図４】本発明の管型白熱電球の一実施例の構造を示す
断面図。

【図５】本発明に係る照明器具の一実施例の構造を示す
断面図。

【図６】本発明に係る照明器具の応用例である複写機の
要部構造を示す断面図。

【図７】(a)は本発明の蛍光ランプの一実施例の構造を
示す一部切り欠き断面図、 (b)は一部拡大断面図。

【図８】本発明に係る照明器具の他の実施例の構造を示
す側面図。

【図９】(a)， (b)， (c)は本発明の蛍光ランプの他の
変形例の構造を示す斜視図。

【図１０】本発明に係る照明器具のさらに他の実施例の
概略構造を示す断面図。

【図１１】本発明に係る白熱電球の他の実施例の構造を
示す透視図。

【符号の説明】

１……支持用の基体２，９，15，28，43……光触媒膜 2a， 28a……光触媒作用を有する金属酸化物の結晶性微
粒子（第１の微粒子） 2b， 28b……光触媒作用を有
する金属酸化物相（第２の超微粒子領域）３……支持用の基体と光触媒膜都の間に介挿した SiO₂
層４，10，24……透光性気密容器（発光管，ガラスバル
ブ） 33……照明器具本体 40……紫外線を放出する光源 42……包囲体

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｋ 1/32 Ｈ０１Ｋ 1/32 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膜形成面を有し、少なくとも 410nm以下
の波長の光が透過可能な基体と；前記膜形成面に設けら
れた光触媒作用を有する金属酸化物を主体とした相、お
よびこの相に分散された光触媒作用を有する結晶性 TiO
₂， ZnOのうちの少なくとも１種を主体とした微粒子で
形成された膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜と；を備えた
光触媒体。
【請求項２】膜形成面を有し、少なくとも 410nm以下
の波長の光が透過可能な基体と；前記膜形成面に設けら
れた光触媒作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの少
なくとも１種を主体とした第１の微粒子、および平均粒
径が前記第１の微粒子の平均粒径よりも小さい光触媒作
用を有する金属酸化物を主体とした第２の超微粒子で形
成された膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜と；を備えた光
触媒体。
【請求項３】基体の膜形成面と光触媒膜との間に SiO
₂を主体とする層を介挿させたことを特徴とする請求項
１もしくは請求項２記載の光触媒体。
【請求項４】膜形成面を有し、少なくとも 410nm以下
の波長の光が透過可能な光透過性を有するバルブと；前
記バルブ内に封装された発光フィラメントと；前記バル
ブ内の発光フィラメントの両端にそれぞれ一端が接続さ
れるとともに他端がバルブ外に気密に導出された電気導
入手段と；前記バルブ外周面に設けられた光触媒作用を
有する金属酸化物を主体とした相、およびこの相に分散
された光触媒作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの
少なくとも１種を主体とした微粒子で形成された膜厚0.
01〜 0.3μm の光触媒膜と；を具備していることを特徴
とする白熱電球。
【請求項５】膜形成面を有し、少なくとも 410nm以下
の波長の光が透過可能な光透過性を有するバルブと；前
記バルブ内に封装された発光フィラメントと；前記バル
ブ内の発光フィラメントの両端にへそれぞれ一端が接続
されるとともに他端がバルブ外に気密に導出された電気
導入手段と；前記バルブ外周面に設けられた光触媒作用
を有する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの少なくとも１種を
主体とした第１の微粒子、および平均粒径が前記第１の
微粒子の平均粒径よりも小さい光触媒作用を有する金属
酸化物を主体とした第２の超微粒子で形成された膜厚0.
01〜 0.3μm の光触媒膜と；を具備していることを特徴
とする白熱電球。
【請求項６】バルブ外周面と光触媒膜との間に SiO₂
を主体とする層を介挿させたことを特徴とする請求項４
もしくは請求項５記載の白熱電球。
【請求項７】内部に放電ガスが封入され、かつ少なく
とも 410nm以下の波長の光が透過可能な透光性気密容器
と；前記透光性気密容器内に放電を発生させる電極手段
と；前記透光性気密容器の外周面に設けられた光触媒作
用を有する金属酸化物を主体とした相、およびこの相に
分散された光触媒作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのう
ちの少なくとも１種を主体とした微粒子で形成された膜
厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜と；を具備していることを
特徴とする放電ランプ。
【請求項８】内部に放電ガスが封入され、かつ少なく
とも 410nm以下の波長の光が透過可能な透光性気密容器
と；前記透光性気密容器内に放電を発生させる電極手段
と；前記透光性気密容器の外周面に設けられた光触媒作
用を有する結晶性 TiO₂，ZnOのうちの少なくとも１種
を主体とした第１の微粒子、および平均粒径が前記第１
の微粒子の平均粒径よりも小さい光触媒作用を有する金
属酸化物を主体とした第２の超微粒子で形成された膜厚
0.01〜 0.3μm の光触媒膜と；を具備していることを特
徴とする放電ランプ。
【請求項９】内部に放電ガスが封入され、かつ少なく
とも 410nm以下の波長の光が透過可能な透光性気密容器
と；前記透光性気密容器の外周面に設けられた光触媒作
用を有する金属酸化物を主体とした相、およびこの相に
分散された光触媒作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのう
ちの少なくとも１種を主体とした微粒子で形成された膜
厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜と；を具備していることを
特徴とする無電極放電ランプ。
【請求項１０】内部に放電ガスが封入され、かつ少な
くとも 410nm以下の波長の光が透過可能な透光性気密容
器と；前記透光性気密容器の外周面側に設けられた光触
媒作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの少なくとも
１種を主体とした第１の微粒子、および平均粒径が前記
第１の微粒子の平均粒径よりも小さい光触媒作用を有す
る金属酸化物を主体とした第２の超微粒子で形成された
膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜と；を具備していること
を特徴とする無電極放電ランプ。
【請求項１１】透光性気密容器外周面と光触媒膜との
間に SiO₂を主体とする層を介挿させたことを特徴とす
る請求項７ないし請求項10いずれか一記載の無電極放電
ランプ。
【請求項１２】内部に放電ガスが封入され、かつ少な
くとも 410nm以下の波長の光が透過可能な透光性気密容
器と；前記透光性気密容器内に放電を発生させる電極手
段と；前記透光性気密容器の面に設けられ、かつ放電に
よって生じる紫外線に励起されて発光する蛍光体層と；
前記透光性気密容器の外周面に設けられた光触媒作用を
有する金属酸化物を主体とした相、およびこの相に分散
された光触媒作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの
少なくとも１種を主体とした微粒子で形成された膜厚0.
01〜 0.3μm の光触媒膜と；を具備していることを特徴
とする蛍光ランプ。
【請求項１３】内部に放電ガスが封入され、かつ少な
くとも 410nm以下の波長の光が透過可能な透光性気密容
器と；前記透光性気密容器内に放電を発生させる電極手
段と；前記透光性気密容器の面に設けられ、かつ放電に
よって生じる紫外線に励起されて発光する蛍光体層と；
前記透光性気密容器の外周面側に設けられた光触媒作用
を有する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの少なくとも１種を
主体とした第１の微粒子、および平均粒径が前記第１の
微粒子の平均粒径よりも小さい光触媒作用を有する金属
酸化物を主体とした第２の超微粒子で形成された膜厚0.
01〜 0.3μm の光触媒膜と；を具備していることを特徴
とする蛍光ランプ。
【請求項１４】透光性気密容器外周面と光触媒膜との
間に SiO₂を主体とする層を介挿させたことを特徴とす
る請求項12もしくは請求項13記載の蛍光ランプ。
【請求項１５】請求項４ないし請求項14いずれか一記
載の光源と；前記光源を装着する器具本体と；を具備し
ていることを特徴とする照明器具。
【請求項１６】光源と；前記光源に対向して配設され
た制光体と；前記光源からの光が到達する制光体の対向
面および反対向面の少なくともいずか一方の面に形成さ
れた光触媒作用を有する金属酸化物を主体とした相、お
よびこの相に分散された光触媒作用を有する結晶性 TiO
₂， ZnOのうちの少なくとも１種を主体とした微粒子で
形成された膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜と；を具備し
ていることを特徴とする照明器具。
【請求項１７】光源と；前記光源に対向して配設され
た制光体と；前記光源からの光が到達する制光体の対向
面および反対向面の少なくともいずか一方の面に形成さ
れた光触媒作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの少
なくとも１種を主体とした第１の微粒子、および平均粒
径が前記第１の微粒子の平均粒径よりも小さい光触媒作
用を有する金属酸化物を主体とした第２の超微粒子で形
成された膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜と；を具備して
いることを特徴とする照明器具。
【請求項１８】光源と；前記光源を包囲する包囲体
と；前記光源からの光が到達する包囲体の内壁面および
外壁面の少なくともいずか一方の面に形成された光触媒
作用を有する金属酸化物を主体とした相、およびこの相
に分散された光触媒作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOの
うちの少なくとも１種を主体とした微粒子で形成された
膜厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜と；を具備していること
を特徴とする照明器具。
【請求項１９】光源と；前記光源を包囲する包囲体
と；前記光源からの光が到達する包囲体の内壁面および
外壁面の少なくともいずか一方の面に形成された光触媒
作用を有する結晶性 TiO₂， ZnOのうちの少なくとも１
種を主体とした第１の微粒子、および平均粒径が前記第
１の微粒子の平均粒径よりも小さい光触媒作用を有する
金属酸化物を主体とした第２の超微粒子で形成された膜
厚0.01〜 0.3μm の光触媒膜と；を具備していることを
特徴とする照明器具。
【請求項２０】光触媒膜の下地層として SiO₂を主体
とする層を介挿させたことを特徴とする請求項16ないし
請求項19いずれか一記載の照明器具。