(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体材料からなる壁を有する放電容器を具え、前記壁の外表面に第１及び第２電極のうちの１つが設けられ、且つ前記放電容器内にキセノン含有ガスが充填されたガス放電ランプを具える水殺菌用装置において、前記壁の内表面の少なくとも一部分上に、ＵＶ−Ｃ（短波長紫外線）領域内で発光する蛍光体を含む被膜が設けられていることを特徴とする水殺菌装置。
【請求項２】
前記蛍光体はＰｂ2+，Ｂｉ3+及びＰｒ3+からなる群から選ばれる活性物質をホスト格子に含むものであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記蛍光体はＰｒ3+とランタンを含むものであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記蛍光体はＬａＰＯ4：Ｐｒ、ＬａＢＯ3：Ｐｒ、ＬａＢ3Ｏ6：Ｐｒ、ＹＢＯ3：Ｐｒ、ＹＰＯ4：Ｐｒ及びＹ2ＳｉＯ5：Ｐｒからなる群から選ばれるものであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記蛍光体はＹＰＯ4：Ｂｉ及びＬａＰＯ4：Ｂｉからなる群から選ばれるものであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記蛍光体はＰｒ3+とイットリウムを含むものであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記電極はＵＶ−Ｃ光を反射する金属又は合金からなることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】
誘電体材料からなる壁を有する放電容器を具え、前記壁の外表面に第１及び第２電極のうちの１つが設けられ、且つ前記放電容器内にキセノン含有ガスが充填されたガス放電ランプにおいて、前記壁の内表面の少なくとも一部分上に、ＵＶ−Ｃ（短波長紫外線）領域内で発光する蛍光体を含む被膜が設けられていることを特徴とするガス放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体材料からなる壁を有する放電容器を具え、前記壁の外表面に少なくとも第１及び第２電極が設けられ、且つ前記放電容器内にキセノン含有ガスが充填されたガス放電ランプを具える水殺菌用装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
殺菌によってバクテリア、ビールス、菌及び原生動物等の病原体を無害にすることができる。永年にわたって化学的殺菌方法と物理的殺菌方法の両方が知られている。水の殺菌のためにも化学的方法及び物理的方法が使用されている。化学的方法は主として塩素化合物及びオゾンの使用に基づく。濾過、超音波、加熱又はＵＶ（紫外線）光照射のような物理的方法は周囲空気に与える影響が小さい。更に、水をＵＶ放射にさらす方法は連続的でメンテナンスフリーの方法である。
【０００３】
水をＵＶ照射で殺菌するために、低圧又は高圧水銀放電ランプを使用することが既知であり、これらの放電ランプは２５４ｎｍ及び１８５ｎｍの波長を有する極めて有効なＵＶ放射を放出する。
【０００４】
しかし、水銀放電ランプは、例えば蛇口において、少量の水の不連続殺菌処理に使用するときに、幾つかの欠点がある。例えば、水を出す必要があるとき、前記放電ランプは直ちに点灯し得ない。これらのランプはスタータを必要とするので、それらの点弧は数秒遅れる。更に、これらのランプは動作（点灯）温度に到するまでその最大能力に到達しない。蛇口の水は低温度であるため、動作温度に到達するのに要する時間が更に増大する。実際上、水とエネルギーの浪費を避けるために直ちに使用可能な高強度ＵＶ放射が必要とされている。
【０００５】
水の殺菌に紫外光用のハイパワーラジエータを使用することが欧州特許（ＥＰ）０３１２７３２号に開示されている。このハイパワーラジエータは充填ガスが封入された放電空間を具え、前記放電空間の壁は第１及び第２誘電体材料からなり、この壁の放電空間と反対側の表面に第１及び第２電極が設けられ、このハイパワーラジエータは、更に、前記第１及び第２電極に接続され、放電の電源として作用する交流電源を具え、前記第１及び第２誘電体材料及び第１及び第２電極は前記放射に対し透明である。放射のスペクトル成分を変えるために、充填ガスの組成を変化させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、誘電体材料からなる壁を有する放電容器を具え、前記壁の外表面に少なくとも第１及び第２電極が設けられ、且つ前記放電容器内にキセノン含有ガスが充填されたガス放電ランプを具える水殺菌用装置において、前記ガス放電ランプの放射を水の殺菌に最適なスペクトル成分を有するものとすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的のために、誘電体材料からなる壁を有する放電容器を具え、前記壁の外表面に第１及び第２電極が設けられ、且つ前記放電容器内にキセノン含有ガスが充填されたガス放電ランプを具える水殺菌用装置において、前記壁の内表面の少なくとも一部分上に、ＵＶ−Ｃ（短波長紫外線）領域内で発光する蛍光体を含む被膜が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
このような水殺菌装置は常に数ミリ秒内に１００％動作し、そのＵＶ放射のスペクトル成分は殺菌に適切な領域、即ち２３０ｎｍ〜３００ｎｍの領域内にのみ存在する。その結果として、水の不必要な加熱又は可視光の発生が避けられる。２３０ｎｍ以下の波長の放射は発生しないため、有害な亜硝酸塩の形成が避けられる。このような装置は２０，０００動作（点灯）時間の寿命を有するものとすることができる。
【０００９】
本発明の範囲内において、蛍光体はＰb2+，Ｂi3+及びＰr3+からなる群から選ばれる活性物質をホスト格子（host lattice:主格子)に含むものとするのが好ましい。
【００１０】
蛍光体はＰr3+とランタンを含むものが好ましいとすることができる。これらの蛍光体は２２０ｎｍ領域及び２６５ｎｍ領域の２つの帯域内にＵＶ−Ｃ放射を放出する。これらの領域では、ＤＩＮ5031-10によれば紫外放射の最大殺菌効果が得られる。これらの波長のＵＶ−Ｃ放射は微生物のＤＮＡヌクレオチドにより吸収され、光二量化をもたらし、従って微生物の破壊をもたらす。
【００１１】
蛍光体はＰr3+とイットリウムを含むものが好ましいとすることができる。蛍光体はＬaＰＯ4：Ｐr、ＬaＢＯ3：Ｐr、ＬaＢ3Ｏ6：Ｐr、ＹＢＯ3：Ｐr及びＹ2ＳiＯ5：Ｐrからなる群から選ばれるものとするのが特に好ましい。蛍光体はＹＰＯ4：Ｂi及びＬaＰＯ4：Ｂiからなる群から選ばれるものが好ましいとすることもできる。
電極はＵＶ−Ｃ光を反射する金属又は合金からなるものとすることができる。
【００１２】
本発明は、誘電体材料からなる壁を有する放電容器を具え、前記壁の外表面に少なくとも第１及び第２電極が設けられ、且つ前記放電容器内にキセノン含有ガスが充填されたガス放電ランプにおいて、前記壁の内表面の少なくとも一部分上に、ＵＶ−Ｃ（短波長紫外線）領域内で発光する蛍光体を含む被膜が設けられているガス放電ランプにも関するものである。
【００１３】
本発明のこれらの特徴及び他の特徴は以下に記載する実施例を参照すると明かになる。
図面において、
図１は円筒状ガス放電ランプの第１の実施例の断面を示し、
図２は同軸ガス放電ランプの第１の実施例の断面を示し、
図３は同軸ガス放電ランプの第２の実施例の断面を示し、
図４は同軸ガス放電ランプの第３の実施例の断面を示し、
図５は同軸ガス放電ランプの第４の実施例の断面を示し、
図６は蛍光体としてＳrＳiＯ3：Ｐbを具えるガス放電ランプの発光スペクトルを示し、
図７は蛍光体としてＣaＳＯ4：Ｐbを具えるガス放電ランプの発光スペクトルを示し、
図８は蛍光体として（Ｃa,Ｍg）ＳＯ4：Ｐbを具えるガス放電ランプの発光スペクトルを示し、
図９は蛍光体としてＬaＰＯ4：Ｐrを具えるガス放電ランプの発光スペクトルを示す。
【００１４】
【実施例】
本発明のランプはキセノン含有ガスが充填された放電容器を具え、この放電容器の壁に少なくとも第１及び第２電極が設けられ、且つ蛍光体含有被膜が少なくとも部分的に設けられている。
【００１５】
放電容器に対しては、板、単純な管、同軸管、直線放電管，Ｕ字形放電管、円形ベント又はコイル形放電管、円柱放電管、その他の形状の放電管等の複数の設計が可能である。図１に示すディッピング装置は家庭用器具として使用される水殺菌装置用ランプの代表的な設計を示す。ガラス管３はガス放電容器１内に同心的に配置されている。ワイヤが内部ガラス管内に挿入されている。このワイヤはガス放電ランプの第１（内部）電極を構成する。ランプの周囲を循環する水６と水殺菌装置の金属容器壁５が共同で第２（外部）電極を構成する。放電容器は気密に封止する。その内部空間にキセノン又はキセノン含有ガスを充填する。両電極は交流電源の両極に接続される。電極の幾何学構成を放電容器内のガス圧力及びガス組成ととともに交流電源のデータに適応させる。
【００１６】
家庭用器具として使用される水殺菌装置の他の代表的な設計は図２、３、４及び５に示すような中心水路を有する同軸設計である。放電容器は中空パッキンに気密に接続された２つの同軸ガラス体１ａ，１ｂからなる。２つの同軸ガラス体の間の環状の隙間が放電空間を構成し、この空間にキセノン又はキセノン含有ガス２を充填する。殺菌すべき水は内部ガラス体の中を流れ、その内壁に透明電極４が設けられる。外部ガラス体は小さい網目の金網で覆われ、この金網が外部電極３を構成する。電力供給のために両電極に接続された交流電源を使用する。
【００１７】
放電容器の材料としては石英又はＵＣ−Ｖ放射に対し透明な種類のガラスを使用する。
電極は金属、例えばアルミニウム又は銀、金属合金又はＩＴＯのような透明導電性無機化合物で形成する。電極は被膜、接着箔、ワイヤ又は金網に実現することができる。
【００１８】
光強度を特定の方向に収束させるために、放電容器の一部分にＶＵＶ及びＵＶ−Ｃ光の反射器として作用する被膜を設けることができる。
放電容器には無酸素キセノン又はキセノン含有ガス混合物を充填する。
【００１９】
放電容器の内壁を蛍光体を含有する被膜で部分的に又は全体に覆う。前記被膜は有機又は無機結合剤又は結合剤組成物を更に含むものとすることができる。
【００２０】
蛍光体は数パーセントの活性物質が添加された主格子（ホストラティス）からなる。前記主格子は常に、酸化物、アルミン酸塩、燐酸塩、硫酸塩、硼酸塩又は珪酸塩のような無機酸素含有材料である。活性物質はＰr3+，Ｂi3+及びＰb2+からなる群から選ばれる金属イオンである。蛍光体として、ＣaＳＯ4：Ｐb、ＳrＳＯ4：Ｐb、ＭgＳＯ４：Ｐb、（Ｃa，Ｍg）ＳＯ4：Ｐb、（Ｃa，Ｍg，Ｓr）ＳＯ4：Ｐｂ、（Ｃa，Ｓr）ＳＯ4：Ｐb、ＣaＬi2ＳiＯ４：Ｐb、ＳrＳiＯ3：Ｐb、（Ｃａ，Ｓr，Ｂa）ＳiＯ3：Ｐb、Ｂa（Ｙ，Ｇd，Ｌu）Ｂ9Ｏ16：Ｂi、ＹＦ3：Ｂi、ＹＯＦ：Ｂi、（Ｇd，Ｙ）ＯＦ：Ｂi、（Ｐr，Ｙ）3Ａl5Ｏ12：Ｂi、（Ｇd，Ｙ）3Ａl5Ｏ12：Ｂi、（Ｇd，Ｙ）3（Ａl，Ｇa）5Ｏ12：Ｂi、（Ｃa，Ｙ，Ｌu）ＰＯ4：Ｐr，（Ｌu，Ｙ）ＢＯ3：Ｐr又はＳcＢＯ3：Ｐrを好適に使用することができる。特に好適な蛍光体はＬaＰＯ4：Ｐr、ＬaＢ3Ｏ6：Ｐr、ＬaＢＯ3：Ｐr、ＹＢＯ3：Ｐr、ＹＰＯ4；Ｐr及びＹ2ＳiＯ5：Ｐrのようなプラセオジミウムを含むものである。他の好適な蛍光体はＹＰＯ4：Ｂi及びＬuＰＯ4：Ｂiのような蛍光体である。
【００２１】
交流電圧を電極に印可すると、キセノン含有ガス内にコロナ放電を点弧することができる。その結果として、エキシマ、即ち励起されたキセノン原子と基底状態のキセノン原子からなる分子がキセノン中に形成される。
Ｘe＋Ｘ＊＝Ｘe2＊
【００２２】
励起エネルギーがλ＝１８０〜１９０ｎｍの波長を有するＵＶ放射として開放される。この電子エネルギー−ＵＶ放射変換は極めて効率よく生じ、発生されたＵＶ光子が活性物質イオンにより吸収され、励起エネルギーが部分的にもっと長い波長のスペクトル領域で再び開放される。Ｐb2+，Ｂi3+及びＰr3+で活性化された蛍光体の吸収係数はキセノン放射領域内の波長に対し極めて大きく、量子収率が高い。しかし、主格子は発光プロセスに参加しないが、活性物質イオンのエネルギーレベルの正確な位置、従って吸収及び発光波長に影響を与る。蛍光体は１−１０μｍの粒度分布を有する微粒粉末の形の出発材料から固体反応により調製する。この蛍光体を放電容器の壁面にフローコーティングプロセスにより塗布する。フローコーティングプロセスのためのコーティング用蛍光体懸濁液は溶剤として水又はブチルアセテートのような有機化合物を含む。安定剤、液化剤、セルロース誘導体のような補助剤を加えることにより、蛍光体懸濁液を安定化するとともに、その流動学的特性を制御することができる。蛍光体懸濁液は容器の壁面上に薄い層の形に塗布し、次に６００℃で乾燥させるとともにベーキングする。次に、容器を排気し、気体状の不純物、特に酸素、をすべて除去する。次に、容器にキセノンを約２００−３００mbrのガス圧力で満たし、封止する。
【００２３】
表１は、鉛含有蛍光体又はプラセオジム含有蛍光体を具えるガス放電ランプ及び水銀ガス放電ランプの相対殺菌作用をλ＝２６５ｎｍのＵＶ放射及びＤＩＮ5031-10に従うアクティビティのスペクトルに基づいて計算される１．０の殺菌作用と比較して示す。
【００２４】
【表１】
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水殺菌装置においては、ガス放電ランプは、例えば活性炭フィルタと組み合わせることもできる。本発明のガス放電ランプは光化学処理に使用し得るのみならずインク、着色剤、フォトレジストラッカーを照射する照射源として使用することもできる。
【００２５】
実施例１：
結合剤としてニトロセルロースを用いてブチループアセテートに懸濁されたＳrＳiＯ3の懸濁液を調製する。フローコーティングプロセスにより蛍光体懸濁液を５ｍｍの直径を有する石英管の内面に被覆する。蛍光体層の厚さは３ｍｇ／ｃｍ２の蛍光体の基本重量に相当するものとする。結合剤は５８０℃以下の温度でバーンアウトする。ランプにキセノンを２００〜３００mbrの範囲内のガス圧で充填し、封止する。酸素不純物を避けるよう注意する必要がある。アルミニウム箔の２つの電極をランプの外表面に対向配置する。
【００２６】
このランプを６ｋＶ及び２５ｋＨｚの方形波交流電圧により点灯させる。
図６に示す発光スペクトルがマルチスペクトルアナライザによって分析された。
【００２７】
実施例２：
実施例２のランプの放電容器は０．７ｍｍの厚さ及び５０ｍｍの直径を有するSuprasil（商品名）の円筒管を具える。この放電容器にキセノンを２００mbrの圧力で充填する。ワイヤ状の内部電極を管軸の位置に配置する。外部電極として、放電容器の外表面上に、内部電極に平行に延在するように接着した６個の銀箔細条を使用する。外部壁の内表面をＣaＳＯ4：Ｐb含有蛍光体層で被覆する。
【００２８】
このランプを６ｋＶ及び２５ｋＨｚの方形波交流電圧により点灯させる。
図７に示す発光スペクトルがマルチスペクトルアナライザによって分析された。
【００２９】
実施例３：
実施例３のランプの放電容器は０．７ｍｍの厚さ及び５０ｍｍの直径を有するSuprasil（商品名）の２つの同軸管からなり、この同軸管はそれらの両端で気密に相互連結されている。この放電容器にキセノンを２００mbrの圧力で充填する。６個の銀箔細条を放電容器の外表面上に、内部電極に平行に延在するように接着する。これらの銀箔細条を対にして第１及び第２電極を形成する。外部ガラス管の内表面を（Ｃa，Ｍg）ＳＯ4：Ｐb含有蛍光体層で被覆する。
【００３０】
このランプを６ｋＶ及び２５ｋＨｚの方形波交流電圧により点灯させる。
図８に示す発光スペクトルがマルチスペクトルアナライザによって分析された。
【００３１】
実勢例４：
実施例４のランプの放電容器は０．７ｍｍの厚さ及び５０ｍｍの直径を有するSuprasil（商品名）の２つの同軸管からなり、この同軸管はそれらの両端で気密に相互連結されている。この放電容器に２００mbrの圧力でキセノンを充填する。６個の銀箔細条を放電容器の外表面上に、内部電極に平行に延在するように接着する。これらの銀箔細条を対にして第１及び第２電極を形成する。内部ガラス管の内表面を（Ｃa，Ｍg）ＳＯ4：Ｐb含有蛍光体層で被覆する。
【００３２】
このランプを６ｋＶ及び２５ｋＨｚの方形波交流電圧により点灯させる。
図９に示す発光スペクトルがマルチスペクトルアナライザによって分析された。
【図面の簡単な説明】
【図１】  円筒状ガス放電ランプの第１の実施例の断面を示す図である。
【図２】  同軸ガス放電ランプの第１の実施例の断面を示す図である。
【図３】  同軸ガス放電ランプの第２の実施例の断面を示す図である。
【図４】  同軸ガス放電ランプの第３の実施例の断面を示す図である。
【図５】  同軸ガス放電ランプの第４の実施例の断面を示す図である。
【図６】  蛍光体としてＳrＳiＯ3：Ｐbを具えるガス放電ランプの発光スペクトルを示す図である。
【図７】  蛍光体としてＣaＳＯ4：Ｐbを具えるガス放電ランプの発光スペクトルを示す図である。
【図８】  蛍光体として（Ｃa，Ｍg）ＳＯ4：Ｐbを具えるガス放電ランプの発光スペクトルを示す図である。
【図９】  蛍光体としてＬaＰＯ4：Ｐbを具えるガス放電ランプの発光スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１；１ａ，１ｂ  放電容器
２  キセノン含有充填ガス
３  内部電極
４  外部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004647745.tif 000009
【図８】
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【図９】
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