放电电极及光催化剂反应装置的制作方法

专利名称：放电电极及光催化剂反应装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光催化剂反应装置，它利用有效且稳定地放电的立体形状的放电电极和发自该电极的放电光(紫外线)与光催化剂的关系，能有效且稳定地去除有害物质。
以往，作为去除上述有害物质方法的一例，基于采用了放电的放电处理装置的方法或基于采用了光催化剂的光催化剂反应装置的方法已为人们所了解。


图15示出已有的光催化剂反应装置的一例。
如图15所示，该光催化剂反应装置101具有安置于壳体102内并载持有氧化钛的光催化剂103；中间夹有该光催化剂的相向地放置的一对薄膜状的电极104；给电极104施加高电压的高压电源部分105。通过施加在电极104上的高电压，使两电极104之间产生放电，通过由该放电产生的紫外线使光催化剂103(氧化钛TiO2)活化，去除气体中含有的有害物质。这时，虽然由于电极104的放电产生的紫外线活化了的光催化剂103生成氢氧游离基(·OH)和过氧阴离子(·O2-)，但是其中的氢氧游离基具有强氧化力，可打破各物质的分子结合。利用该氢氧游离基的氧化力，通过化学反应去除有害物质。
然而，在采用了电极放电光的现有光催化剂反应装置中存在以下问题。
由于以往采用的电极104是薄膜状，故容易受有害物质中的腐蚀性气体，如硫化氢、亚硫酸、亚硝酸、氯、氨等物质的作用而使电极受到腐蚀，从而缺乏耐久性。
另外，一旦电极受到腐蚀，其被腐蚀的部分就无法进行放电，从而使整个电极无法产生均衡的放电光。如果被腐蚀的部分扩大，则产生接通被阻断的部分，虽然就电极的一部分而言，仍可以照射出能使光催化剂活化的程度的放电光，但是就其他部分而言，则不能照射出能使光催化剂活化的程度的放电光，即所谓的“不均匀”，故不能获得所期待的催化效果。
而且，因为两电极104为薄膜状，存在设置上的不稳定。为有效地获得催化效果，有必要保持两电极104的平行状态。但是，安装方法或流入的有害物质状态，例如在流速非常快或多含尘埃时，产生设置场所的偏差或电极的变形、破损等，从而有不能稳定地在光催化剂上照射放电光的情况发生。
为了达到上述目的，本发明的技术方案1提供一种放电电极，它是立体形状的电极，该电极由导电性薄膜在正面及背面形状形成蜂窝状、格子状或网状，并且在从正面到背面的方向上具有规定的厚度的电极主体和覆盖所述电极主体的侧面的导电性外壳构成。
本发明的技术方案2是如技术方案1所述的放电电极，其特征如下形成所述电极主体的薄膜的配置间隔(小室尺寸)为5mm以上，薄膜的厚度为1mm以下，优选值是0.1-0.2mm。
本发明的技术方案3提供一种利用光催化反应来进行脱臭和气体净化的装置，其特征在于，它由如下几部分组成至少一个在三维网状结构的陶瓷基体上载持有光催化剂的光催化剂组件；在夹持着该光催化剂组件的一对电极中，至少有一个电极是作为技术方案1所述的放电电极的放电电极部分。
本发明的技术方案4是如技术方案3所述的光催化剂反应装置，其特征在于所述光催化剂组件的厚度是为了使光催化剂活化所必要的具有10-6w/cm2以上的发光强度的放电光能够到达光催化剂全体所需距离以下的厚度。
本发明的技术方案5是如技术方案3所述的光催化剂反应装置，其特征在于它是由多个由上述光催化剂组件和上述放电电极部分组成的单元结构件层叠起来而构成的。
本发明的技术方案6是如技术方案3或技术方案5所述的光催化剂反应装置，其特征在于具有臭氧分解催化剂部分。
本发明的技术方案7是如技术方案3至技术方案6的任一项中所述的光催化剂反应装置，其特征在于具有送风机。
本发明的技术方案8是如技术方案3至技术方案7的任一项中所述的光催化剂反应装置，其特征在于在气体流入部分具有除尘用过滤器。
本发明的技术方案9是如技术方案3至技术方案8的任一项中所述的光催化剂反应装置，其特征在于具有用于使10kHz以上的高频交流电源间歇动作的高压电源部分。
正如以上说明的那样，根据本发明，按照本发明的技术方案1和技术方案2，蜂窝电极被导电性外壳覆盖且具有厚度，由此其耐腐蚀性比现有薄膜电极得到提高，从而电极可以长期全面地获得稳定均匀的放电光。
另外，由于能够充分确保机械的精度和强度，故能长期保持一定的电极间距离，因此可以在光催化剂元件上均匀且有效地照射放电光，从而可以有效地且长期稳定地获得比现有薄膜电极高的物质分解性能。
在本发明技术方案3至技术方案5中，使用技术方案1和2所述的放电电极，通过在含有有害物质的流体中进行放电，放电光激活光催化剂，生成活性化学种类(氢氧游离基)，通过在光催化剂元件表面的有害物质和活性化学种类进行化学反应，可以去除有害物质。
通过把使用技术方案1和技术方案2中记载的放电电极的多个单元结构体叠层起来，可以持续且安定地获得高物质分解性能。
而且，因放电产生的活性化学种类当中的臭氧，通过在光催化剂元件表面和放电电极表面与有害物质反应，可确实地处理未能被光催化剂组件处理的有害物质，从而能提高光催化剂反应装置的处理效率。
在技术方案6中，通过使用臭氧分解催化剂把没有与有害物质反应的臭氧进行分解处理，能够不向大气中释放对人体有害的臭氧。
在技术方案7中，通过使用送风机，能够确保装置内一定程度的流速，从而有可能断续地获得一定的处理能力，其作为长期维持光催化剂反应装置的性能的手段是有效的。
在技术方案8中，通过使用过滤装置预先将本发明中未能分解的有害物质去除，以获得如下效果，即有可能安定地确保物质分解性能，使得光催化剂反应装置的性能能够长期维持。
在技术方案9中，通过使高频交流电源间歇动作，可以有效地投入电力，与连续动作时相比，可以较低电力进行放电。
图2是由光催化剂反应装置和高压电源部分组成的光催化剂反应装置的模式图。
图3是由多个叠层的单元结构体、高压电源部分组成的光催化剂反应装置的模式图。
图4是由单元结构体、高压电源部分和臭氧分解催化剂组成的光催化剂反应装置的模式图。
图5是由多层单元结构体、高压电源部分和臭氧分解催化剂组成的光催化剂反应装置的模式图。
图6是由单元结构体、高压电源部分和送风机组成的光催化剂反应装置的模式图。
图7是由单元结构体、高压电源部分、送风机和过滤装置组成的光催化剂反应装置的模式图。
图8是表示由于电极结构的不同引起的发光强度差的示意图。
图9是表示已有的薄膜电极的发光强度分布的示意图。
图10是表示蜂窝电极发光强度分布的示意图。
图11是小室尺寸和薄膜厚度的说明图。
图12是小室尺寸和发光强度关系的示意图。
图13是薄膜厚度和发光强度关系的示意图。
图14是放电光的到达距离(光催化剂组件的厚度)与其发光强度的关系的示意图。
图15是使用了已有电极和光催化剂的光催化剂反应装置的模式图。
第1实施方案首先根据图1和图2对本发明的光催化剂反应装置的最小组成单元进行说明。图2是图1的光催化剂反应装置的模式图。
图1中的光催化剂反应装置1(图2中，光催化剂反应装置1A)由单元结构体及其收纳壳体7组成。壳体7为筒状结构，具有流入口和排出口，使含有有害物质的气体能够通过。单元结构体2由一对蜂窝状电极5和夹在其间的光催化剂组件6组成。一对蜂窝电极5与未图示的高压电源部分(图2中，高压电源部分8)相连接。
蜂窝电极5为立体形状的电极，用导电性薄膜形成蜂窝状，由从正面和背面看到的形状为蜂窝状的电极主体3和导电性外壳4组成，从正面沿着向里走的方向以蜂窝状贯通，使含有有害物质的气体可以通过。电极主体3的侧面由导电性外壳4覆盖，它在从电极的正面到背面方向上具有所规定的厚度。
在图2中，蜂窝电极5根据来自高压电源部分8的供电来进行放电。组成该蜂窝电极5的电极主体3和导电性外壳4采用耐硫化氢等腐蚀性气体的不锈钢。
在由放电产生的放电光中，具有185nm波长的紫外线使大气中的氧生成臭氧。臭氧具有脱臭、脱色、杀菌、减菌的作用，能够分解去除像硫化氢或氨这样的有害物质，但同时由于它的强氧化力，电极的金属也发生氧化。
另外，因为在有害物质当中，也可因为腐蚀性气体例如硫化氢、亚硫酸、亚硝酸、氯、氨等物质造成电极腐蚀，所以用于电极的金属必须选择耐腐蚀性的或经过耐腐蚀性涂料处理的金属。
用于电极主体3和导电性外壳4的材质，除不锈钢外还有进行了涂料处理的铝、铜等金属、耐盐酸镍基合金、铂、金等耐腐蚀性强的金属(合金)。
另外，该蜂窝电极5的小室尺寸为5mm以上，薄膜厚度必须在1mm以下，优选为0.1-0.2mm(该理由后述)。
蜂窝电极5夹有的光催化剂组件6为三维网状结构的陶瓷基体，基体表面上涂有具有光催化剂作用的半导体TiO2微粒子。另外，光催化剂组件6的厚度在15mm以下是必要的(该理由后述)。
具有光催化剂作用的半导体微粒子各式各样。具有光催化剂作用的代表性的半导体是氧化钛TiO2(锐钛矿型、金红石型、板钛矿型)，但此外还有SrTiO3、ZnO、BaTiO3、V2O5、SnO2等金属氧化物半导体，或Si、GaAs、CdS、ZnS等单质半导体或化合物半导体。
向蜂窝电极5供电的高压电源部分8根据设置环境的不同有多种类型可以考虑，有直流电源、输出占空比为0.5以下短脉冲的脉冲电源、频率为10kHz以上的交流电源等。在各种高压电源上叠加相当于峰值的50-90％的直流偏压，也可增加间歇动作的功能。
在本申请发明中，当高压电源部分8用直流电源时，电源部分的结构易于完成，装置的成本可降低。直流放电时，伴随放电的动作声音极小，适于要求安静操作的场合。
另外，使用脉冲电源时，与直流电源相比，易于进行大能量的供给，故装置的小型化成为可能。电源部分结构易于完成，装置的成本亦可降低。此外，与直流放电相比，易于增大能量的供给，适用于组成低价格、中规模的装置的场合。
使用频率为10kHz以上的交流电源时，随着动作频率的增加，增大能量供给是可能的，可进行大的能量供给。它在应对大容量的脱臭处理或高浓度的对象时是有效的方法。
与单独使用脉冲电源等相比，叠加直流偏压时可降低脉冲电压，从而可以使电源装置小型化。此外，因为作为放电发生源的临时电子个数稳定，瞬间放电过渡电压的偏移变小，可以确保稳定动作。
在图1至图7的光催化剂反应装置中，使用脉冲电源或交流电源时，每一个脉冲或每一个周期的放电输入能量，完全由气体组成、电极形状、电极间隔等的放电部分的参数决定。
每1个脉冲或每一个周期的放电输入能量为E[J]，如果重复周期为r[pps]或[Hz]，则接入的电力被定义为E×r[W]，然而，因为它是一定的而不随该重复数或周期而变化，所以进行间歇动作。
如果必要的接入的电力为P，每一个脉冲(周期)的接入能量为E，重复数为F，则动作·非动作对间歇动作的比(即调制比)表示为P/(E×F)如果接入的电力为10[W]，每一个脉冲的接入能量为50[mJ]，重复数为20[kHz]，则调制比变为[公式1]10/(50×10-3×20×103)＝0.01这时，使每1秒中只有10毫秒动作的方式是必要的。
这种动作方式并不是限制成“每1秒中有10毫秒动作”，也可以是例如“2秒中1次20毫秒动作”或“1秒中2次5毫秒动作”等情况。
另外，使用直流电源时，因为接入的电力大体上完全由放电部分参数确定，所以，根据间歇动作的进行，使电压不变化地连续动作时还能以低功率工作。
在以上图1(图2)的结构中，从高压电源部分8向蜂窝电极5施加高压电时，蜂窝电极5开始放电，因该放电产生的放电光(紫外线)被均匀地照在光催化剂组件6上，使光催化剂活化。该活化了的光催化剂生成富有化学活性的氢氧游离基(·OH)，进而通过放电光生成臭氧。由于与这些活性化学种类的氢氧游离基、臭氧产生化学反应，因此使得流入单元结构体2的有害物质被分解除去。
在该第1实施方案中，因为蜂窝电极5被导电性外壳4覆盖，而且因为其具有厚度并比现有薄膜电极的耐腐蚀性强，故电极能长期全面地获得稳定均匀的放电光。
由于能够确保机械的精度和强度，因此可以长期保持电极间的距离，从而能均匀有效地将放电光照在光催化剂组件6上，与已有的薄膜电极相比，具有能更有效地、长期稳定地获得高物质分解性能的效果。
因放电产生的臭氧可以与不能被光催化剂组件6处理的有害物质发生化学反应而将其分解去除。基于该臭氧的氧化力，起到了促进光催化剂反应装置的分解效率的效果。
另外，高压电源部分8像直流电源那样当电极有极性时，有害物质的流入方向不管是电极的正极侧或负极侧，都能获得同样效果。
第2实施方案图3为将在图1(图2)中示出的单元结构体2做成多个叠层的情况。
图3的光催化剂反应装置1B由4个单元结构体2及其收纳壳体7和高压电源部分8组成。单元结构体2由一对蜂窝电极5和夹在其间的光催化剂组件6组成。蜂窝电极5分别与高压电源部分8相连接。
在本实施方案中，通过排列4个单元结构体2使相邻的电极成为在各单元结构体2之间共有的状态。通过交互地排列电极来使电极两面发光，从而可有效地获得放电光。
因为蜂窝电极5的构成和结构以及用于电极的材质、光催化剂组件6的结构及用于该组件的半导体微粒子的材质、高压电源部分8与第1实施方案相同，故说明从略。
在上述图3的构成中，从高压电源部分8向蜂窝电极5施加高压时，蜂窝电极5开始放电，由该放电产生的放电光(紫外线)均匀地照在光催化剂组件6上，使光催化剂活化。该活化了的光催化剂生成富有化学活性的氢氧游离基(·OH)，进而通过放电光生成臭氧。由于与这些活性化学种类的氢氧游离基、臭氧产生化学反应，从而使得流入单元结构体2的有害物质被分解除去。
在此第2实施方案中，蜂窝电极5因具有与第1实施方案同样的耐腐蚀性、机械精度和强度，故可以获得同样的效果。同时，通过将4个单元结构体叠层在一起，就能获得相当于第1实施方案4倍的物质分解能力的效果。
另外，比第1实施方案电极多出的部分，因放电产生的臭氧也变多，与第1实施方案相比，由于臭氧的氧化力具有更有效地促进有害物质分解效率的效果。
第3实施方案图4是在图1(图2)的光催化剂反应装置1(1A)上增加了臭氧分解催化剂9的状况。
图4的光催化剂反应装置1C，由收纳单元结构体2、臭氧分解催化剂9的壳体7和高压电源部分8构成。
单元结构体2由一对蜂窝电极5和夹在其间的光催化剂组件6组成，一对蜂窝电极5与高压电源部分8相连接。另外，臭氧分解催化剂9与单元结构体2相比，被置于相对气体流入方向的下游侧。
因为蜂窝电极5的构成和结构以及用于电极的材质、光催化剂组件6的结构及用于该组件中的半导体微粒子的材质、高压电源部分8与第1实施方案相同，故说明从略。
在第1实施方案或第2实施方案中，由放电光导致产生的臭氧因其具有氧化力故能分解去除有害物质，而未与有害物质反应的臭氧就会照其原样释放。但是，臭氧照其原样向通常的大气中释放对身体有害，故在某些情况下必须进行分解。臭氧分解催化剂9将这样的未反应的臭氧分解处理为无害的氧气。
分解臭氧的方法可根据使用状况有多种考虑。作为代表性的方法可以举出活性炭吸附分解法、加热分解法、接触分解法、水洗法、药液洗涤法(碱性洗涤法)、药液还原法等。
在以上图4的结构中，从高压电源部分8向蜂窝电极5施加高压电时，蜂窝电极5开始放电，由该放电导致产生的放电光(紫外线)被均匀地照在光催化剂组件6上，使光催化剂活化。该活化了的光催化剂生成富有化学活性的氢氧游离基(·OH)，进而通过放电光生成臭氧。由于与这些活性化学种类的氢氧游离基、臭氧发生化学反应，使得流入单元构造体2的有害物质被分解除去。另外，臭氧分解催化剂9将未反应的臭氧分解处理为无害的氧气。
该第3实施方案可获得与第1实施方案同样的物质分解性能。进而获得这样的效果，即通过以臭氧分解催化剂9分解处理未与有害物质反应的臭氧，起到一种不向大气中释放对人体有害的臭氧的效果。
另外，虽然在本实施方案中，1个臭氧分解催化剂9被置于最下游部分，但是如果能有效地除去臭氧，就不必特别限定配置位置和个数。
第4实施方案图5是在图3的光催化剂反应装置1B上增加了臭氧分解催化剂9的状况。
图5的光催化剂反应装置1D由4个单元结构体2和臭氧分解催化剂的收纳壳体7以及高压电源部分8组成。单元结构体2由一对蜂窝电极5和夹在其间的光催化剂组件6组成。蜂窝电极5分别与高压电源部分8相连接。另外，臭氧分解催化剂9与单元构造体2相比被置于相对气体流入方向的下游侧。
因为蜂窝电极5的构成和结构以及用于电极的材质、光催化剂组件6的结构及用于该组件的半导体微粒子的材质、高压电源部分8与第2实施方案相同，故说明从略。
在以上图5的结构中，从高压电源部分8向蜂窝电极5施加高压电时，蜂窝电极5开始放电，因该放电产生的放电光(紫外线)被均匀地照在光催化剂组件6上，使光催化剂活化。该活化了的光催化剂生成富有化学活性的氢氧游离基(·OH)，进而通过放电光生成臭氧。由于与这些活性化学种类的氢氧游离基、臭氧产生化学反应，使得流入单元结构体2的有害物质被分解除去。另外，以臭氧分解催化剂9将未反应的臭氧分解处理为无害的氧气。
该第4实施方案可获得与第2实施方案同样的物质分解性能，进而获得这样的效果，即通过以臭氧分解催化剂9分解处理未与有害物质反应的臭氧，起到一种不向大气中释放对人体有害的臭氧的效果。
另外，虽然在本实施方案中，1个臭氧分解催化剂9被置于最下游部分，但是如果能有效地除去臭氧，就不必特别限定配置位置和个数。
第5实施方案图6是在图1(图2)的光催化剂反应装置1(1A)上增加了送风机10的状况。
图6的光催化剂反应装置1E由单元结构体2和送风机10及其收纳壳体7和高压电源部分8组成。单元结构体2由一对蜂窝电极5和夹在其间的光催化剂组件6组成。一对蜂窝电极5与高压电源部分8相连接。
单元结构体2由一对蜂窝电极5和夹在其间的光催化剂组件6组成。一对蜂窝电极5与高压电源部分8相连接。另外，送风机10被设置在气体流入部分。
因为蜂窝电极5的构成和结构以及用于电极的材质、光催化剂组件6的结构及用于该组件的半导体微粒子的材质、高压电源部分8与第1实施方案相同，故说明从略。
送风机10在含有有害物质的气体流速慢或有必要进行气流的强制循环的情况下使用。在通过自然对流进行气体循环时，应考虑到有时会因状况的关系而引起对流停止的情况。这时，通过使用送风机10来强制产生对流，以确保一定程度的流速。
虽然作为设置场所，可以举出气体流入部分和气体流出部分，但是并不专门局限于装置的出口和入口。将多个单元结构体进行叠层时，也可设置在各单元结构体之间，或者，根据基于装置的设置环境的情况，将其设置于放电电极与光催化剂元件6之间、或臭氧分解催化剂的前面。
在以上图6的构成中，通过送风机10将含有有害物质的流体强制送入壳体7。从高压电源部分8向蜂窝电极5施加高压电时，蜂窝电极5开始放电，因该放电产生的放电光(紫外线)被均匀地照在光催化剂组件6上，使光催化剂活化。该活化了的光催化剂生成富有化学活性的氢氧游离基(·OH)，进而通过放电光生成臭氧。由于与这些活性化学种类的氢氧游离基、臭氧产生化学反应，使得流入单元构造体2的有害物质被分解除去。
在第5实施方案中，可获得与第1实施方案同样的物质分解性能。而且，通过使用送风机可获得如下效果，即确保一定程度的流速，从而可以断续地获得一定的处理能力，使得本实施方案的光催化剂反应装置1E的物质分解性能能够长期维持。
第6实施方案图7是在图6的光催化剂反应装置1E上增加了过滤装置11的状况。
图7的光催化剂反应装置1F由单元结构体2、送风机10、过滤装置11及他们的收纳壳体7和高压电源部分8组成。单元结构体2由一对蜂窝电极5和夹在其间的光催化剂组件6组成，与高压电源部分8相连接。
单元结构体2由一对蜂窝电极5和夹在其间的光催化剂组件6组成。一对蜂窝电极5与高压电源部分8相连接。另外，送风机10被设置在气体流入部分，过滤装置11被设置在送风机10的流入侧。
因为蜂窝电极5的构成和结构以及用于电极的材质、光催化剂组件6的结构及用于该组件的半导体微粒子的材质、高压电源部分8与第1实施方案相同，故说明从略。
在尘埃多的环境中使用时，很有可能引起光催化剂组件6或蜂窝电极5的阻塞或破损。覆盖在电极或光催化剂上使其性能降低或阻碍功能的尘埃等、在本实施方案中未能处理的部分，首先被过滤装置11去除，以确保持续、稳定的物质分解性能。
在以上图7的构成中，通过过滤装置11去除尘埃等有害物质，含有该有害物质的流体，通过送风机10被强制送入壳体7。从高压电源部分8向蜂窝电极5施加高电压时，蜂窝电极5开始放电，因该放电产生的放电光(紫外线)被均匀地照在光催化剂组件6上，使光催化剂活化。该活化了的光催化剂生成富有化学活性的氢氧游离基(·OH)，进而通过放电光生成臭氧。由于与这些活性化学种类的氢氧游离基、臭氧产生化学反应，使得流入单元结构体2的有害物质被分解除去。
在此第6实施方案中，可获得与第1实施方案同样的物质分解性能。而且，通过使用过滤装置11预先将本发明中未能分解的有害物质去除，可以获得如下效果，即有可能稳定地确保物质分解性能，使得本实施方案的光催化剂反应装置1F的物质分解性能能够长期维持。
其他构成例虽然至此的示例中采用了蜂窝电极，但是本发明并不限定于这些例子。
在图2或图4中，单个的电极上可用已有的薄膜状电极。在图3或图5中，也可交互地使用不同形状的电极。
另外，当使用本发明技术方案1的蜂窝状电极、格子状电极、网状电极时，没有必要正负极使用同一种物质，可以考虑一方用蜂窝状电极，另一方用格子状电极的组合。
而且，作为正负电极，也可考虑采用小室尺寸不同的物体的使用方法。例如，也可以是正极是小室尺寸为5mm的蜂窝状电极、负极是小室尺寸为10mm的格子状电极的组合。
另一方面，除图7中的过滤装置11之外，也可考虑进一步组合使用能去除其他种类的催化剂或吸附材料等特定物质。用其他催化剂或吸附材料去除特定物质，用本发明来分解去除残存物质时；或者用其他催化剂或吸附材料去除用本发明未能分解去除的残存物质时，也完全可以作为使用方法考虑。其作为提高本发明性能的手段是有效的。
作为本发明的用途，图2或图3的光催化剂反应装置，可以设想为产业用的排气处理机或空气清新机。另外，作为在图4或图5中的光催化剂反应装置，可以设想为被嵌入室内用的空调、车内用空调、吸尘器、电冰箱。在图6的情况下，可以设想为被嵌入自然对流的电冰箱；在图7的情况下，可以设想为空气清新机(这时采用带分解臭氧催化剂的)或分烟机。
实施例蜂窝电极的说明在此描述关于如在本发明技术方案1和技术方案2所述的放电电极，特别是关于为了验证蜂窝电极的特性进行实验的结果。另外，比较试验采用在图1中示出的单元结构体2来进行。
与现有物的性能比较(1)根据电极构造的不同进行发光强度的比较在使用光催化剂时，为了获得高物质分解性能，就要使光催化剂活化，为此就必须使用能产生强放电光(紫外线，波长为380nm以下)的光源。大家知道，电场越强放电越容易产生，而电场又很大地依赖于电极的形状。
在图9中使用同一电源(输入能量相同)，对同一面积的放电光的发光强度进行了比较。像从图9中看出的那样，本发明物与现有型相比产生了1.5至2倍的强放电光。即用相同的电力可获得1.5至2倍程度高的物质分解性能。
(2)根据电极构造的不同进行发光强度的比较图10和图11示出使用同一电源(输入能量相同)在同一面积中放电光强度的面宽分布。
在图10中，在电极周围可以获得为了使光催化剂活化所需要的发光强度，但是在中央部分却未获得可使光催化剂活化所需的发光强度。由于产生这样的偏离，故未能获得足够的催化效果。
相反，在图11中，获得了遍布电极全体的均匀的发光强度。因此，与现有物相比，可以期待稳定的催化剂效果，从而获得高物质分解性能。
关于蜂窝的形状
(1)根据小室尺寸的不同进行性能比较使用蜂窝形状的电极时，根据蜂窝电极的小室尺寸12的不同，导致放电光的发光强度不同。图13示出小室尺寸12与发光强度的关系。当小室尺寸12成为5mm以上时，放电光的发光强度就会急剧增加，从而可以得到高的物质分解性能。
(2)根据薄膜厚度的不同进行性能比较使用蜂窝电极5时，根据组成蜂窝的金属薄膜的厚度不同，产生不同的放电光的发光强度。图14示出薄膜厚度13与发光强度的关系。薄膜厚度13为0.1-0.2mm时放电光的强度就会急剧增加，从而获得高物质分解性能。
放电光的到达距离为了使用光催化剂获得高物质分解性能，在光催化剂表面均匀地照射一种能使光催化剂活化的放电光，直到光催化剂的内部。图15示出在光催化剂组件6的表面照射放电光时的发光强度与到达距离的关系。
一般，使光催化剂活化的必要发光强度是10-6W/cm2。从图5清楚地知道，使光催化剂活化程度的放电光没有到达比15mm厚的部分。因此，在本发明夹有光催化剂的结构中，光催化剂组件6的厚度为15mm以下，从而可以得到遍布光催化剂全体的高物质分解性能。
权利要求
1.一种放电电极，它是立体形状的电极，其特征在于包括，由导电性薄膜在正面和背面形成蜂窝状、格子状或网状，并且在从正面到背面的方向上具有规定厚度的电极主体，和覆盖所述电极主体侧面的导电性外壳。
2.如权利要求1所述的放电电极，其特征在于形成所述电极主体的薄膜的配置间隔(小室尺寸)为5mm以上，薄膜厚度为1mm以下，优选值为0.1-0.2mm。
3.一种光催化剂反应装置，它是一种利用光催化反应来进行脱臭和气体净化的装置，其特征在于包括，在三维网构造的陶瓷基体上载持光催化剂的至少1个光催化剂组件；在夹有该光催化剂组件的一对电极中至少1个电极是如 1所述的放电电极的放电电极部分。
4.如权利要求3所述的光催化剂反应装置，其特征在于所述光催化剂组件的厚度是为了使光催化剂活化所必要的具有10-6W/cm2以上的发光强度的放电光能够到达光催化剂全体所需距离以下的厚度。
5.如权利要求3所述的光催化剂反应装置，其特征在于它是由多个由上述光催化剂组件和上述放电电极部分组成的单元结构体层叠起来而构成的。
6.如权利要求3或5所述的光催化剂反应装置，其特征在于具有臭氧分解催化剂部分。
7.如权利要求3-6中任一项所述的光催化剂反应装置，其特征在于具有送风机。
8.如权利要求3-7中任一项所述的光催化剂反应装置，其特征在于气体流入部分具备除尘用过滤器。
9.如权利要求3-8中任一项所述的光催化剂反应装置，其特征在于具备用于使10kHz以上的高频交流电源间歇动作的高压电源部分。
全文摘要
本发明提供了放电电极及光催化剂反应装置,它利用有效、稳定地放电的立体形状的放电电极、发自放电电极的放电光与光催化剂的关系,能有效且长期、稳定地去除有害物质。放电电极是立体形状的电极,用导电性薄膜形成蜂窝状电极主体(3),从正面和背面看的形状为蜂窝状,从正面向背面含有有害物质的气体可以通过,电极的侧面被导电性外壳(4)覆盖,在从电极的正面到背面的方向上具有规定的厚度。另外,光催化剂反应装置至少包括1组单元结构体(2),该单元结构体(2)具有:至少1个光催化剂组件(6)和蜂窝电极(5),其中,该光催化剂组件(6)在其三维网状构造的陶瓷基体上载持有光催化剂;在该蜂窝电极(5)夹持着该光催化剂组件6的一对电极中,至少有一个电极是由导电性外壳(4)和蜂窝状电极主体3组成的。
文档编号B01D53/86GK1386574SQ02118409
公开日2002年12月25日 申请日期2002年4月24日 优先权日2001年5月17日
发明者濑川昇, 内田裕, 今村武, 志村尚彦 申请人:株式会社东芝