JPH097542A

JPH097542A - 光触媒性光源保護材

Info

Publication number: JPH097542A
Application number: JP7147435A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Miyazaki; 典彦宮崎
Original assignee: Kawai Musical Instruments Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kawai Musical Instruments Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-06-14
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 1997-01-10
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JP3177124B2

Abstract

(57)【要約】【目的】光源保護材における汚れの付着による光の透
過性の低下を防止することを目的とする。【構成】加熱した、紫外線に対して高透過性で視覚的
に透明な光源保護管８（ホウケイ酸ガラス）上にシ゛-イソ-
フ゜ロホ゜キシ・ヒ゛ス(アセチルアセトナト)チタンの２０重量％エタノール溶
液を噴霧することにより光触媒膜１４を形成する。この
光触媒膜１４は結晶の配向を揃えてなる酸化チタン膜か
らなる。このような酸化チタン膜は光高透過性が生じ
る。したがってこの光源保護管８を、水中のＣＯＤを低
減する水処理装置２に利用することにより、ＣＯＤの低
減機能も長期間維持できると共に、光源保護管８の表面
の汚れも少なく、清掃が少なくて済んだ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光源を保護すると共
に、光により触媒活性を生じて、付着する汚れ物質の分
解反応等を促進する光触媒性光源保護材に関する。

【０００２】

【従来の技術】水処理装置においては、反応装置内外か
ら紫外線ランプにて紫外線を処理水に照射して処理水の
ＣＯＤを低減処理する装置が知られている。このよう
な、物質を光で処理する用途には、各種のランプが使用
されている。また、反応はさせないまでも各種の用途、
例えば照明用に蛍光ランプ等のランプが用いられてい
る。

【０００３】このような光源は、例えば反応容器中に入
れられて用いられたり、あるいは熱帯魚の水槽などで
は、ランプ自体を水中に沈めて水槽内部を見易くしてい
るものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】通常、光源は、内部を
保護し、かつ外部に光が照射されるように、その照射光
にとって透明な保護材にて回りを覆われている。また、
曝露試験機のアーク灯のごとく、単に必要箇所のみ透明
板で保護されている光源もある。

【０００５】しかし、そのランプの外側に存在する透明
な保護材、具体的にはガラス球やガラス管等は、処理対
象の液体や外部のホコリに接触し、その結果、汚れが付
着する。このような状態を放置しておくと、次第に汚れ
が堆積して、十分に光を透過させることができなくな
り、十分な処理や照明ができなくなる場合があった。そ
のため、時々、光源や光源保護材を取り出して、ガラス
球やガラス管等の汚れを除去する清掃作業が必要となっ
た。

【０００６】したがって、光源や光源を備えた装置の稼
動効率が低下したり、清掃作業のため労力を必要とし
た。本発明の光触媒性光源保護材は、このような汚れの
付着による光の透過性の低下を防止することを目的とし
てなされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
光源の周囲に配置されて、前記光源からの光を透過させ
ると共に、前記光源を保護する光源保護材であって、前
記光源保護材の光源側の面また光源とは反対側の面に、
結晶の配向を揃えて酸化チタン膜または酸化ジルコニウ
ム膜を形成したことを特徴とする光触媒性光源保護材で
ある。

【０００８】請求項２記載の発明は、前記光源保護材
が、紫外線ランプ自身または蛍光ランプ自身のガラス球
またはガラス管であり、その外側面に、結晶の配向を揃
えて酸化チタン膜または酸化ジルコニウム膜を形成した
ことを特徴とする請求項１記載の光触媒性光源保護材で
ある。

【０００９】請求項３記載の発明は、前記酸化チタン膜
が、酸化雰囲気にて熱分解して酸化チタンとなることが
できるチタン化合物、その溶液またはその分散液を、熱
分解可能な温度に熱した前記光源保護材上に、酸化雰囲
気下にて塗布することにより形成された請求項１または
２記載の光触媒性光源保護材である。

【００１０】請求項４記載の発明は、前記チタン化合物
が、有機チタン化合物である請求項３記載の光触媒性光
源保護材である。請求項５記載の発明は、前記有機チタ
ン化合物が、テトラ−イソ−プロポキシチタン、テトラ
−ブトキシチタン、テトラキス（２−エチルヘキシルオ
キシ）チタン、テトラステアリルオキシチタン、ジ−イ
ソ−プロポキシ・ビス（アセチルアセトナト）チタン、
ジ−ノーマル−ブトキシ・ビス（トリエタノールアミナ
ト）チタン、チタニウムステアレート、チタニウム−イ
ソ−プロポキシオクチレングリコレート、テトラ−イソ
−プロポキシチタン重合体、テトラ−ノーマル−ブトキ
シチタン重合体、ジヒドロキシ・ビス（ラクタト）チタ
ン、プロパンジオキシチタンビス（エチルアセトアセテ
ート）、オキソチタンビス（モノアンモニウムオキサレ
ート）、トリ−ノーマル−ブトキシチタンモノステアレ
ート、ジ−イソ−プロポキシチタンジステアレート、ジ
ヒドロキシ・ビス（ラクタト）チタン・アンモニウム
塩、およびテトラ−メトキシチタンの内から選ばれた１
種以上からなる請求項４記載の光触媒性光源保護材であ
る。

【００１１】請求項６記載の発明は、前記有機チタン化
合物が、ジ−イソ−プロポキシ・ビス（アセチルアセト
ナト）チタン、テトラ−ノーマル−ブトキシチタン、テ
トラ−イソ−プロポキシチタン、ジ−ノーマル−ブトキ
シ・ビス（トリエタノールアミナト）チタン、およびチ
タニウム−イソ−プロポキシオクチレングリコレートの
内から選ばれた１種以上からなる請求項４記載の光触媒
性光源保護材である。

【００１２】請求項７記載の発明は、前記チタン化合物
が、無機チタン化合物である請求項３記載の光触媒性光
源保護材である。請求項８記載の発明は、前記無機チタ
ン化合物が、塩化チタンである請求項７記載の光触媒性
光源保護材である。

【００１３】請求項９記載の発明は、前記酸化ジルコニ
ウム膜が、酸化雰囲気にて熱分解して酸化ジルコニウム
となることができるジルコニウム化合物、その溶液また
はその分散液を、熱分解可能な温度に熱した前記光源保
護材上に、酸化雰囲気下にて塗布することにより形成さ
れた請求項１または２記載の光触媒性光源保護材であ
る。

【００１４】請求項１０記載の発明は、前記ジルコニウ
ム化合物が、有機ジルコニウム化合物である請求項９記
載の光触媒性光源保護材である。請求項１１記載の発明
は、前記有機ジルコニウム化合物が、テトラ−イソ−プ
ロポキシジルコニウム、テトラ−ブトキシジルコニウ
ム、テトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）ジルコニ
ウム、テトラステアリルオキシジルコニウム、ジ−イソ
−プロポキシ・ビス（アセチルアセトナト）ジルコニウ
ム、ジ−ノーマル−ブトキシ・ビス（トリエタノールア
ミナト）ジルコニウム、ジルコニウムステアレート、ジ
ルコニウム−イソ−プロポキシオクチレングリコレー
ト、テトラ−イソ−プロポキシジルコニウム重合体、テ
トラ−ノーマル−ブトキシジルコニウム重合体、ジヒド
ロキシ・ビス（ラクタト）ジルコニウム、プロパンジオ
キシジルコニウムビス（エチルアセトアセテート）、オ
キソジルコニウムビス（モノアンモニウムオキサレー
ト）、トリ−ノーマル−ブトキシジルコニウムモノステ
アレート、ジ−イソ−プロポキシジルコニウムジステア
レート、ジヒドロキシ・ビス（ラクタト）ジルコニウム
・アンモニウム塩、およびテトラ−メトキシジルコニウ
ムの内から選ばれた１種以上からなる請求項１０記載の
光触媒性光源保護材である。

【００１５】請求項１２記載の発明は、前記有機ジルコ
ニウム化合物が、テトラ−イソ−プロポキシジルコニウ
ム、およびテトラ−イソ−ブトキシジルコニウムの内か
ら選ばれた１種以上からなる請求項１０記載の光触媒性
光源保護材である。

【００１６】請求項１３記載の発明は、前記ジルコニウ
ム化合物が、無機ジルコニウム化合物である請求項９記
載の光触媒性光源保護材である。請求項１４記載の発明
は、前記無機ジルコニウム化合物が、塩化ジルコニウム
である請求項１３記載の光触媒性光源保護材である。

【００１７】

【作用及び発明の効果】請求項１の光触媒性光源保護材
は、光源保護材の光源側の面また光源とは反対側の面
に、結晶の配向を揃えて酸化チタン膜または酸化ジルコ
ニウム膜を形成したことを特徴とする。

【００１８】光触媒は、光により触媒活性が現れる触媒
であり、各種物質を分解する能力がある。この光触媒
は、光源保護材の光源側の面また光源とは反対側の面に
形成されており、結晶の配向を揃えた酸化チタン膜また
は酸化ジルコニウム膜からなっている。酸化チタンまた
は酸化ジルコニウムは、光触媒活性により、各種の物質
の分解、変質等により、物質を除去する性質があること
が知られている。

【００１９】従来から光触媒として用いられている酸化
チタンまたは酸化ジルコニウムの粉体では、光の透過性
が極めて悪く、このような粉体の酸化チタンまたは酸化
ジルコニウムを光源保護材の内外面に用いることは、光
源からの光の照射量が大きく低下し、ほとんど光源とし
ての役目を果たさなくなるので、無意味であった。

【００２０】しかし、本発明のごとく、結晶の配向を揃
えた酸化チタン膜または酸化ジルコニウム膜であれば、
光透過性が十分で、かつ光触媒能力も存在する。したが
って、この結晶の配向を揃えた酸化チタン膜または酸化
ジルコニウム膜を、光源保護材の光源側の面また光源と
は反対側の面に形成すれば、光源からの光は十分に透過
して、光源保護材としての役目を果たすことができると
共に、その酸化チタン膜または酸化ジルコニウム膜が、
付着した汚れを分解するので、汚れが蓄積し難くなる。

【００２１】このため、清掃のために装置を停止するこ
とが少なくなり、装置の稼動率を向上させることができ
る。また、清掃のための労力も少なくて済む。尚、結晶
の配向を揃えた酸化チタン膜または酸化ジルコニウム膜
は、光源保護材の光源とは反対側に光によって処理すべ
き物質が存在するので、光源とは反対側の面、すなわち
外面に用いることが好ましいが、両面に用いても良い。
また、特に光源保護材により完全に密閉されていない場
合には光源側の面、すなわち内面にも汚れが付着し易
く、かつ清掃はし難いので、内面のみでも効果的な場合
がある。

【００２２】光源保護材としては、例えば、紫外線ラン
プ自身または蛍光ランプ自身のガラス球またはガラス管
であり、この場合には完全に光源内部は密閉されている
ので、その外側面に、結晶の配向を揃えて酸化チタン膜
または酸化ジルコニウム膜を形成する。尚、アーク灯な
どの場合は、カバーガラスが光源保護材であり、そのガ
ラスカバーは完全に密閉されていないので、内面にも外
面にも、結晶の配向を揃えた酸化チタン膜または酸化ジ
ルコニウム膜を設けることが好ましい。勿論、上述した
紫外線ランプや蛍光ランプも、別個にカバーガラスが設
けられていれば、それに結晶の配向を揃えた酸化チタン
膜または酸化ジルコニウム膜を形成しても良いし、また
ランプ自身とカバーガラスとの両方に形成しても良い。

【００２３】この結晶の配向を揃えた酸化チタン膜の形
成方法としては、酸化雰囲気にて熱分解して酸化チタン
となることができるチタン化合物、その溶液またはその
分散液を、熱分解可能な温度に熱した前記光源保護材上
に、酸化雰囲気下にて塗布することによりなされる。

【００２４】同じく、結晶の配向を揃えた酸化ジルコニ
ウム膜の形成方法としては、酸化雰囲気にて熱分解して
酸化ジルコニウムとなることができるジルコニウム化合
物、その溶液またはその分散液を、熱分解可能な温度に
熱した前記光源保護材上に、酸化雰囲気下にて塗布する
ことによりなされる。

【００２５】このような製造工程により、光源保護材上
に酸化チタンあるいは酸化ジルコニウムの膜が形成され
ると、そのままで光源保護材表面に固定されるので、従
来のごとく、バインダーを用いて固定する必要が無く。
製造上も容易である。前記光源保護材上の光高透過性
（光の透過性が高いことを意味する。）の酸化チタン膜
あるいは光高透過性の酸化ジルコニウム膜は、すべて結
晶性の酸化チタンあるいは酸化ジルコニウムから構成さ
れている必要はない。結晶性の酸化チタンあるいは酸化
ジルコニウムの間に非晶質の酸化チタンあるいは酸化ジ
ルコニウムが存在していても良い。非晶質の酸化チタン
あるいは酸化ジルコニウムも光高透過性であることか
ら、酸化チタンあるいは酸化ジルコニウムの配向した結
晶の間に存在していても、光高透過性を阻害することは
ほとんど無い。尚、非晶質の酸化チタンあるいは酸化ジ
ルコニウムのみでは、光触媒能力は存在しない。

【００２６】前記光高透過性の酸化チタン光触媒は、ア
ナタース型の（１０１），（２００），（２１１）面以
外の結晶面のＸ線回折強度がほとんどない酸化チタン膜
であると、十分に高い光透過性と共に、高い光触媒能力
とを有していることから好ましい。

【００２７】また、アナタース型の（１０１）面以外の
結晶面のＸ線回折強度がほとんどない酸化チタン膜から
なる光高透過性の酸化チタン光触媒でも同様である。
尚、酸化チタンの結晶の配向が揃っていれば良いのであ
るから、これ以外の結晶面の組合わせであっても良い。
例えば、アナタース型の（００４）面とルチル型の（１
０１）面との組合わせでも良い。

【００２８】一般的な傾向として、前記光高透過性の酸
化チタン膜が薄いほど、アナタース型の（１０１）のみ
になり易い。例えば、膜厚が２００ｎｍ以下であれば、
ほとんどアナタース型の（１０１）のみとなる。しか
し、アナタース型の（１０１）のみよりも、他の結晶面
もＸ線回折に表れた方が、光触媒能力が高い。更に、光
触媒能力と、光高透過性との両立を考慮すると、３種類
ほどの結晶面のみがＸ線回折に現れることが好ましい。
例えば、アナタース型の（１０１），（２００），（２
１１）面のみであることが好ましい。このような３面に
なり易い膜厚は、８００ｎｍ前後（例えば６００〜１０
００ｎｍの範囲）である。１０００ｎｍから厚い方へ離
れるほど光触媒能力は有しつつも光透過率が低下するの
で、余り厚くすることは好ましくない。また、６００ｎ
ｍから薄い方へ離れるほど、Ｘ線回折に現れる結晶面が
少なくなり、また結晶自体も少なり、光透過率は向上し
ても光触媒能力が低下するので、余り薄くすることは好
ましくない。

【００２９】酸化ジルコニウムとしてもＸ線回折につい
ては酸化チタンと同様なことが言える。酸化雰囲気にて
熱分解して酸化チタンとなることができるチタン化合物
としては、有機チタン化合物および無機チタン化合物が
存在する。また酸化雰囲気にて熱分解して酸化ジルコニ
ウムとなることができるジルコニウム化合物としては、
有機ジルコニウム化合物および無機ジルコニウム化合物
が存在する。

【００３０】有機チタン化合物としては、テトラ−イソ
−プロポキシチタン、テトラ−ブトキシチタン、テトラ
キス（２−エチルヘキシルオキシ）チタン、テトラステ
アリルオキシチタン、ジ−イソ−プロポキシ・ビス（ア
セチルアセトナト）チタン、ジ−ノーマル−ブトキシ・
ビス（トリエタノールアミナト）チタン、チタニウムス
テアレート、チタニウム−イソ−プロポキシオクチレン
グリコレート、テトラ−イソ−プロポキシチタン重合
体、テトラ−ノーマル−ブトキシチタン重合体、ジヒド
ロキシ・ビス（ラクタト）チタン、プロパンジオキシチ
タンビス（エチルアセトアセテート）、オキソチタンビ
ス（モノアンモニウムオキサレート）、トリ−ノーマル
−ブトキシチタンモノステアレート、ジ−イソ−プロポ
キシチタンジステアレート、ジヒドロキシ・ビス（ラク
タト）チタン・アンモニウム塩、およびテトラ−メトキ
シチタン等が挙げられる。

【００３１】これらの有機チタン化合物は、単独で、ま
たは２種以上からなる化合物を組合わせて用いられる。
すなわち、１種以上からなる有機チタン化合物が用いら
れる。これらの有機チタン化合物の内でも、ジ−イソ−
プロポキシ・ビス（アセチルアセトナト）チタン、テト
ラ−ノーマル−ブトキシチタン、テトラ−イソ−プロポ
キシチタン、ジ−ノーマル−ブトキシ・ビス（トリエタ
ノールアミナト）チタン、およびチタニウム−イソ−プ
ロポキシオクチレングリコレートの内から選ばれた１種
以上からなるものが、容易に熱分解し、光触媒能力が有
り、光高透過性が高く、更に光源保護材への付着性の点
からも好ましい。

【００３２】組合せとしては、例えば、ジ−イソ−プロ
ポキシ・ビス（アセチルアセトナト）チタンとチタニウ
ム−イソ−プロポキシオクチレングリコレートとの混合
物（例えば、モル比で３／７〜７／３）、ジ−イソ−プ
ロポキシ・ビス（アセチルアセトナト）チタンとテトラ
−イソ−プロポキシチタンとの混合物（例えば、モル比
で３／７〜７／３）、ジ−イソ−プロポキシ・ビス（ア
セチルアセトナト）チタンとテトラ−ブトキシチタン
［この内でも特にテトラ−ノーマル−ブトキシチタン］
との混合物（例えば、モル比で３／７〜７／３）、ジ−
イソ−プロポキシ・ビス（アセチルアセトナト）チタン
とジ−ノーマル−ブトキシ・ビス（トリエタノールアミ
ナト）チタンとの混合物（例えば、モル比で３／７〜７
／３）、あるいはジ−イソ−プロポキシ・ビス（アセチ
ルアセトナト）チタンとテトラキス（２−エチルヘキシ
ルオキシ）チタンとの混合物（例えば、モル比で３／７
〜７／３）等が挙げられる。

【００３３】有機ジルコニウム化合物としては、テトラ
−イソ−プロポキシジルコニウム、テトラ−ブトキシジ
ルコニウム、テトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）
ジルコニウム、テトラステアリルオキシジルコニウム、
ジ−イソ−プロポキシ・ビス（アセチルアセトナト）ジ
ルコニウム、ジ−ノーマル−ブトキシ・ビス（トリエタ
ノールアミナト）ジルコニウム、ジルコニウムステアレ
ート、ジルコニウム−イソ−プロポキシオクチレングリ
コレート、テトラ−イソ−プロポキシジルコニウム重合
体、テトラ−ノーマル−ブトキシジルコニウム重合体、
ジヒドロキシ・ビス（ラクタト）ジルコニウム、プロパ
ンジオキシジルコニウムビス（エチルアセトアセテー
ト）、オキソジルコニウムビス（モノアンモニウムオキ
サレート）、トリ−ノーマル−ブトキシジルコニウムモ
ノステアレート、ジ−イソ−プロポキシジルコニウムジ
ステアレート、ジヒドロキシ・ビス（ラクタト）ジルコ
ニウム・アンモニウム塩、およびテトラ−メトキシジル
コニウム等が挙げられる。

【００３４】これらの有機ジルコニウム化合物は、単独
で、または２種以上からなる化合物を組合わせて用いら
れる。すなわち、１種以上からなる有機ジルコニウム化
合物が用いられる。これらの有機ジルコニウム化合物の
内でも、テトラ−イソ−プロポキシジルコニウム、およ
びテトラ−イソ−ブトキシジルコニウムの内から選ばれ
た１種以上からなるものが、容易に熱分解し、光触媒能
力が有り、光高透過性が高く、更に光源保護材への付着
性の点からも好ましい。

【００３５】組合せとしては、例えば、ジ−イソ−プロ
ポキシ・ビス（アセチルアセトナト）ジルコニウムとジ
ルコニウム−イソ−プロポキシオクチレングリコレート
との混合物（例えば、モル比で３／７〜７／３）、ジ−
イソ−プロポキシ・ビス（アセチルアセトナト）ジルコ
ニウムとテトラ−イソ−プロポキシジルコニウムとの混
合物（例えば、モル比で３／７〜７／３）、ジ−イソ−
プロポキシ・ビス（アセチルアセトナト）ジルコニウム
とテトラ−ブトキシジルコニウム［この内でも特にテト
ラ−ノーマル−ブトキシジルコニウム］との混合物（例
えば、モル比で３／７〜７／３）等が挙げられる。

【００３６】無機チタン化合物としては、塩化チタン
（ＴｉＣｌ4 ）等が挙げられ、無機ジルコニウム化合物
としては、塩化ジルコニウム（ＺｒＣｌ4 ）等が挙げら
れる。無機チタン化合物あるいは無機ジルコニウム化合
物と有機チタン化合物あるいは有機ジルコニウム化合物
とを混合して用いても良い。

【００３７】これらのチタン化合物あるいはジルコニウ
ム化合物は、そのまま用いられるか、または溶媒や分散
媒を用いて、溶液あるいは、コロイド溶液、乳濁液もし
くは懸濁液といった分散液として用いる。特に、噴霧法
（スプレー法）にて光源保護材に吹き付ける場合には、
流動性の無い物は、溶液や分散液として用いる。

【００３８】ここに利用できる溶媒あるいは分散媒とし
ては、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノ
ールといったアルコール類が挙げられ、その他の溶媒あ
るいは分散媒としては、ヘキサン、トルエン、クロロベ
ンゼン、塩化メチルあるいはパークロロエチレン等が挙
げられる。この内でも、特に、塩化メチルが、前記有機
チタン化合物あるいは有機ジルコニウム化合物の溶解力
が強くかつ粘度が小さくて流動性が良いので、薄く塗布
し易く、好ましい。また、エタノールは、前記有機チタ
ン化合物あるいは有機ジルコニウム化合物の溶解力と作
業の環境衛生上の面から好ましい。尚、溶媒や分散媒は
少量の水を含んでいても良い。この水によりチタン化合
物あるいはジルコニウム化合物が加水分解しても最終的
には光源保護材上で酸化チタンあるいは酸化ジルコニウ
ムになるからである。また、この水が含まれていた方
が、酸化チタンあるいは酸化ジルコニウムになり易い場
合もある。

【００３９】溶媒や分散媒へのチタン化合物やジルコニ
ウム化合物の溶解濃度あるいは分散濃度は、光源保護材
への塗布のし易さ、形成する酸化チタン膜や酸化ジルコ
ニウム膜の厚さ、結晶化の状態等から適宜選択すれば良
い。前述したチタン化合物あるいはジルコニウム化合物
を液体の場合はそのまま、あるいは溶液や分散液とし
て、固体の場合は、粉体としてそのまま、あるいは溶液
や分散液として、熱分解可能な温度に熱した光源保護材
上に、酸化雰囲気下にて塗布することにより、光触媒性
光源保護材は形成される。

【００４０】光源保護材の温度としては、例えば、４０
０℃〜６００℃であり、チタン化合物やジルコニウム化
合物の分解性に応じて適宜選択すれば良い。ただし、あ
まりに低温度であると、例えば３００℃以下であると、
非晶質が急速に増加し、光高透過性ではあるが光触媒能
力が低下するので好ましくない。

【００４１】酸化雰囲気としては、熱分解により酸化チ
タンあるいは酸化ジルコニウムが生成するための酸素が
存在すれば良く、酸素分子そのものが存在しなくても、
反応により酸素を放出する物質が存在していても良い
し、チタン化合物自身またはジルコニウム化合物自身
や、その溶媒あるいは分散媒が酸素を供給しても良い。
酸化雰囲気としては、通常は空気中で十分であるが、特
別に酸素を供給した雰囲気で熱分解しても良い。また雰
囲気温度も分解温度であっても良いが、光源保護材さえ
分解に十分な温度であれば、雰囲気温度は常温でも良い
し、常温よりも低温であっても良い。

【００４２】また、酸化チタンまたは酸化ジルコニウム
の光触媒を活性化する光に対して高い透過性の光源保護
材としては、主にガラスであり、その中でも特に無アル
カリガラス、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等
が好ましい。通常のアルカリガラスでも良いが、リチウ
ムガラスやナトリウムガラスでも結晶化等によりリチウ
ムやナトリウムの析出が抑えられていれば、光触媒の光
触媒能力を長期間維持する上で好ましい。通常は、蛍光
ランプや紫外線ランプ用のガラス球やガラス管を加熱し
て、あるいは蛍光ランプや紫外線ランプの製造時にガラ
ス球やガラス管が加熱された工程で、同時に前記チタン
化合物やジルコニウム化合物をその外面に塗布すること
により、ランプと一体となった光触媒性光源保護材を形
成することができる。

【００４３】前記光源保護材への塗布方法は、噴霧によ
る方法が最も良いが、他の塗布方法でも良い。前記チタ
ン化合物あるいは前記ジルコニウム化合物は、酸化雰囲
気にて熱分解で酸化チタンあるいは酸化ジルコニウムと
なるものであるが、最終的に酸化チタンあるいは酸化ジ
ルコニウムになる中間の過程で、一旦、加水分解された
後、更に分解して酸化チタンあるいは酸化ジルコニウム
となっても良い。例えば、熱分解時の雰囲気に水蒸気が
含まれている場合、あるいは、チタン化合物あるいはジ
ルコニウム化合物が、水または水を含む溶媒や分散媒に
より溶液や分散液とされている場合などでは、一旦、加
水分解してから、酸化チタンあるいは酸化ジルコニウム
となる行程が生じ易い。

【００４４】

【実施例】

［実施例１］図１は、水中のＣＯＤを低減する紫外線利
用の水処理装置２の概略図を示している。処理部４内に
は管６の外部から光源保護材としての光源保護管８が挿
入されている。光源保護管８は底部８ａを有する円筒形
をなしている。頂部の外面側には鍔部８ｂが設けられ、
管６の外面に固定されている。また頂部の内面側には、
固定具１０にて、光源としての紫外線ランプ１２がその
基部１２ａにて片持ち状に支持されている。光源保護管
８は厚さ１．１ｍｍのホウケイ酸ガラス［無アルカリガ
ラス］製である。処理水は注入口から水処理装置２へ入
って、光源保護管８の回りを巡って、排出口から出て行
く。

【００４５】紫外線ランプ１２とは反対側の光源保護管
８の面、すなわち外面には、酸化チタンからなる光触媒
膜１４が形成されている。この光触媒膜１４は次のよう
にして、光源保護管８の外面に形成されている。まず、
光源保護管８を５００℃に加熱し、その外面にジ−イソ
−プロポキシ・ビス（アセチルアセトナト）チタンの２
０重量％エタノール溶液を、常温の空気中にて、スプレ
ー装置にて噴霧した。噴霧量は、ジ−イソ−プロポキシ
・ビス（アセチルアセトナト）チタンとして０．０２７
ｇ／平方ｃｍであった。

【００４６】この結果、光源保護管８の外面には膜厚
０．８μｍの酸化チタン膜からなる光触媒膜１４が形成
された。この光触媒膜１４は強固に光源保護管８に固着
していた。視認により、この光源保護管８には、可視光
線では光高透過性（波長５５０ｎｍにて９６％の透過率
であった）でかつ十分に透明な酸化チタン膜が形成され
ており、全体としても十分に向こうが見通せるほど透明
であった。紫外線透過率も３８％であった。

【００４７】従来の粉体の酸化チタンをバインダで固定
して成膜した場合には、可視光透過率２０％未満、紫外
線透過率９％であった。したがって本実施例の構成によ
れば、紫外線ランプ１２からの紫外線は十分に水を照射
することができた。

【００４８】この水処理装置２を長期間稼動した場合、
光源保護管８の外面に光触媒膜１４が無い場合、あるい
は粉体の酸化チタンにて光源保護管８の外面に成膜した
場合に比較して、ＣＯＤの低減機能も長期間維持できる
と共に、光源保護管８の表面の汚れも少なく、清掃が少
なくて済んだ。

【００４９】尚、光源は低圧水銀ランプ、高圧水銀ラン
プ、あるいはメタルハライドランプのいずれでも良い。
もっと光触媒膜１４の働きが弱くても良い他の用途なら
ば蛍光ランプでもブラックライトでも良い。尚、蛍光ラ
ンプの場合は、わずかに漏れる紫外線が光触媒膜１４を
活性化する。

【００５０】尚、酸化チタンからなる光触媒膜１４につ
いて、Ｘ線回折の測定結果を図４（ａ）に示す。アナタ
ース型結晶面としての（１０１），（２００），（２１
１）のみが表れ、他はほとんど存在しないことが判る。
このことから、光触媒膜１４の酸化チタンは、配向が揃
った結晶と非晶質の酸化チタンから構成されていること
が判る。

【００５１】尚、粉体の酸化チタンをバインダにて成膜
した場合のＸ線回折を比較例１として図５（ａ）に示
し、実施例１に使用した有機チタン化合物を３００℃に
て分解して酸化チタンをすべて非晶質にした場合のＸ線
回折を比較例２として図５（ｂ）に示す。

【００５２】比較例１は、粉体であるがゆえに、結晶が
あらゆる方向をランダムに向いているので、アナタース
型の全ての結晶面のパターンが出ている。逆に比較例２
は、全てが非晶質であり、結晶面のパターンはまったく
出ていない。

【００５３】［実施例２］図２に、低圧水銀ランプ２２
を示す。この低圧水銀ランプ２２のガラス管２４の外周
面には酸化チタンからなる光触媒膜２６が形成されてい
る。この光触媒膜２６は、次のようにして、ガラス管２
４の外周面に形成されている。

【００５４】テトラ−ノーマル−ブトキシチタンを用い
て、実施例１と同じ工程・同じ条件下にて、基材上に膜
厚０．８μｍの酸化チタン膜を形成した。酸化チタン膜
は強固にガラス管２４に固着していた。視認により、こ
のガラス管２４には、可視光線では光高透過性（波長５
５０ｎｍにて８０％以上の透過率であった）でかつ十分
に透明な酸化チタン膜が形成されていた。また紫外線透
過率は３０〜５０％であった。

【００５５】したがって、低圧水銀ランプ２２は紫外線
ランプとして、十分に紫外線を外部に照射することがで
きるとともに、長期間使用しても、光触媒膜２６の作用
により、外周面に付着する汚れが分解されて、光触媒膜
２６が存在しないものに比較して、汚れが少なかった。

【００５６】また、この低圧水銀ランプ２２のガラス管
２４の内面に蛍光塗料を設けて、蛍光ランプとして構成
した場合も、光触媒膜２６が透明であり、十分に可視光
を透過させて、照明装置としての役割を果たすことがで
きると共に、わずかに漏れる紫外線により光触媒膜２６
が活性化されて、外周面に付着する汚れが分解されるの
で、光触媒膜２６が存在しないものに比較して、汚れが
少なかった。

【００５７】尚、酸化チタンからなる光触媒膜２６につ
いて、Ｘ線回折の測定結果を図４（ｂ）に示す。アナタ
ース型結晶面としての（１０１）のみが表れ、他はほと
んど存在しないことが判る。このことから、光触媒膜２
６の酸化チタンは、配向が揃った結晶と非晶質の酸化チ
タンから構成されていることが判る。

【００５８】［実施例３］図３は、簡便な水処理装置３
２を示している。この水処理装置３２は紫外線ランプ３
４を覆って保護しているホウケイ酸ガラス製の光源保護
管３６の外面上を、ノズル３８から処理水を吐出して流
すことにより、紫外線ランプ３４から照射される紫外線
により、水を処理するものである。

【００５９】この光源保護管３６の外面には、酸化チタ
ンの光触媒膜４０が形成されている。この光触媒膜４０
は次のようにして、光源保護管３６の外面に形成されて
いる。すなわち、ジ−ノーマル−ブトキシ・ビス（トリ
エタノールアミナト）チタンを用いて、実施例１と同じ
工程・同じ条件下にて、光源保護管３６の外面に膜厚
０．８μｍの酸化チタン膜を形成した。酸化チタン膜は
強固に基材に固着していた。

【００６０】視認により、この光源保護管３６には、可
視光線では光高透過性（波長５５０ｎｍにて８０％以上
の透過率であった）でかつ十分に透明な酸化チタン膜が
形成されており、全体としても十分に向こうが見通せる
ほど透明であった。また紫外線透過率は３０〜５０％で
あり、本実施例の構成によれば、紫外線ランプ３４から
の紫外線は十分に水を照射することができた。

【００６１】この水処理装置３２を長期間稼動した場合
でも、光源保護管３６の表面の汚れは、光源保護管３６
の外面に光触媒膜４０が無い場合、あるいは粉体の酸化
チタンにて光源保護管３６の外面に成膜した場合に比較
して、汚れが少なかった。この水処理装置３２では、光
源保護管３６上を水が薄い層となって流れるので、構成
は極めて簡単であるが、水に対する処理効果は逆に高く
なる。

【００６２】尚、酸化チタンからなる光触媒膜４０につ
いて、Ｘ線回折の測定結果を図４（ｃ）に示す。アナタ
ース型結晶面としての（００４）、ルチル型結晶面とし
ての（１０１）のみが表れ、他はほとんど存在しないこ
とが判る。このことから、酸化チタン膜は、アナタース
型もルチル型も共に結晶面配向が揃った結晶と非晶質の
酸化チタンから構成されていることが判る。

【００６３】［その他］上記各実施例で示したチタン化
合物以外の前述したチタン化合物を用いて、あるいは前
述したジルコニウム化合物を用いて、実施例１〜３と同
じ工程・条件で、光源保護管８，３６あるいはガラス管
２４の外面に、光触媒膜１４，２６，４０を形成した場
合も、実施例１〜３とほぼ同様に、光源としての機能は
維持しつつ、汚れが付着し難いものとすることができ
た。

【００６４】これらのことから、各実施例によれば、光
源を備えた上記各装置２，３２やランプ２２の稼動効率
が低下することがなく、また清掃作業のため労力が省か
れた。上記各実施例では、外面のみに光触媒膜１４，２
６，４０を形成したが、外面と内面との両面に設けても
良い。特に実施例１，３の場合は、内面にも汚れが付着
する可能性があるので、内面にも光触媒膜１４，４０を
設けることが好ましい。

【００６５】このような装置２，３２やランプ２２の用
途も、水処理ばかりなく、例えば、脱臭装置、有機溶剤
除去装置、大気汚染物質除去装置等の気体の浄化装置に
も用いることができ、装置やランプの稼動効率が低下す
ることなく、かつ清掃作業のための労力が省かれる。ま
た、通常の照明装置や、熱帯魚の水槽の水に沈める照明
装置に用いても、同様に装置やランプの稼動効率が低下
することなく、かつ清掃作業のための労力が省かれる。

【００６６】また、上述したような管や容器状の光源保
護材に適用するのみでなく、光源を覆う板状の光源保護
材の片面あるいは両面に用いても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例１の水処理装置の概略図であ
る。

【図２】本発明実施例２の低圧水銀ランプの概略図で
ある。

【図３】本発明実施例３の水処理装置の概略図であ
る。

【図４】実施例１〜３のＸ線回折図である。

【図５】比較例１，２のＸ線回折図である。

【符号の説明】

２…水処理装置４…処理部６…管８，３６…光源保護管１０…固定具１２…紫外
線ランプ１４，２６，４０…光触媒膜２２…低圧水銀ランプ２４…ガラス管３２…水処理装置３４…紫外線
ランプ３８…ノズル

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Ｇ２１Ｋ 5/00 Ｇ２１Ｋ 5/00 ＺＨ０１Ｊ 61/35 Ｈ０１Ｊ 61/35 ＬＡ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源の周囲に配置されて、前記光源からの
光を透過させると共に、前記光源を保護する光源保護材
であって、前記光源保護材の光源側の面また光源とは反対側の面
に、結晶の配向を揃えて酸化チタン膜または酸化ジルコ
ニウム膜を形成したことを特徴とする光触媒性光源保護
材。
【請求項２】前記光源保護材が、紫外線ランプ自身また
は蛍光ランプ自身のガラス球またはガラス管であり、そ
の外側面に、結晶の配向を揃えて酸化チタン膜または酸
化ジルコニウム膜を形成したことを特徴とする請求項１
記載の光触媒性光源保護材。
【請求項３】前記酸化チタン膜が、酸化雰囲気にて熱分
解して酸化チタンとなることができるチタン化合物、そ
の溶液またはその分散液を、熱分解可能な温度に熱した
前記光源保護材上に、酸化雰囲気下にて塗布することに
より形成された請求項１または２記載の光触媒性光源保
護材。
【請求項４】前記チタン化合物が、有機チタン化合物で
ある請求項３記載の光触媒性光源保護材。
【請求項５】前記有機チタン化合物が、テトラ−イソ−
プロポキシチタン、テトラ−ブトキシチタン、テトラキ
ス（２−エチルヘキシルオキシ）チタン、テトラステア
リルオキシチタン、ジ−イソ−プロポキシ・ビス（アセ
チルアセトナト）チタン、ジ−ノーマル−ブトキシ・ビ
ス（トリエタノールアミナト）チタン、チタニウムステ
アレート、チタニウム−イソ−プロポキシオクチレング
リコレート、テトラ−イソ−プロポキシチタン重合体、
テトラ−ノーマル−ブトキシチタン重合体、ジヒドロキ
シ・ビス（ラクタト）チタン、プロパンジオキシチタン
ビス（エチルアセトアセテート）、オキソチタンビス
（モノアンモニウムオキサレート）、トリ−ノーマル−
ブトキシチタンモノステアレート、ジ−イソ−プロポキ
シチタンジステアレート、ジヒドロキシ・ビス（ラクタ
ト）チタン・アンモニウム塩、およびテトラ−メトキシ
チタンの内から選ばれた１種以上からなる請求項４記載
の光触媒性光源保護材。
【請求項６】前記有機チタン化合物が、ジ−イソ−プロ
ポキシ・ビス（アセチルアセトナト）チタン、テトラ−
ノーマル−ブトキシチタン、テトラ−イソ−プロポキシ
チタン、ジ−ノーマル−ブトキシ・ビス（トリエタノー
ルアミナト）チタン、およびチタニウム−イソ−プロポ
キシオクチレングリコレートの内から選ばれた１種以上
からなる請求項４記載の光触媒性光源保護材。
【請求項７】前記チタン化合物が、無機チタン化合物で
ある請求項３記載の光触媒性光源保護材。
【請求項８】前記無機チタン化合物が、塩化チタンであ
る請求項７記載の光触媒性光源保護材。
【請求項９】前記酸化ジルコニウム膜が、酸化雰囲気に
て熱分解して酸化ジルコニウムとなることができるジル
コニウム化合物、その溶液またはその分散液を、熱分解
可能な温度に熱した前記光源保護材上に、酸化雰囲気下
にて塗布することにより形成された請求項１または２記
載の光触媒性光源保護材。
【請求項１０】前記ジルコニウム化合物が、有機ジルコ
ニウム化合物である請求項９記載の光触媒性光源保護
材。
【請求項１１】前記有機ジルコニウム化合物が、テトラ
−イソ−プロポキシジルコニウム、テトラ−ブトキシジ
ルコニウム、テトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）
ジルコニウム、テトラステアリルオキシジルコニウム、
ジ−イソ−プロポキシ・ビス（アセチルアセトナト）ジ
ルコニウム、ジ−ノーマル−ブトキシ・ビス（トリエタ
ノールアミナト）ジルコニウム、ジルコニウムステアレ
ート、ジルコニウム−イソ−プロポキシオクチレングリ
コレート、テトラ−イソ−プロポキシジルコニウム重合
体、テトラ−ノーマル−ブトキシジルコニウム重合体、
ジヒドロキシ・ビス（ラクタト）ジルコニウム、プロパ
ンジオキシジルコニウムビス（エチルアセトアセテー
ト）、オキソジルコニウムビス（モノアンモニウムオキ
サレート）、トリ−ノーマル−ブトキシジルコニウムモ
ノステアレート、ジ−イソ−プロポキシジルコニウムジ
ステアレート、ジヒドロキシ・ビス（ラクタト）ジルコ
ニウム・アンモニウム塩、およびテトラ−メトキシジル
コニウムの内から選ばれた１種以上からなる請求項１０
記載の光触媒性光源保護材。
【請求項１２】前記有機ジルコニウム化合物が、テトラ
−イソ−プロポキシジルコニウム、およびテトラ−イソ
−ブトキシジルコニウムの内から選ばれた１種以上から
なる請求項１０記載の光触媒性光源保護材。
【請求項１３】前記ジルコニウム化合物が、無機ジルコ
ニウム化合物である請求項９記載の光触媒性光源保護
材。
【請求項１４】前記無機ジルコニウム化合物が、塩化ジ
ルコニウムである請求項１３記載の光触媒性光源保護
材。