JP2003200043A

JP2003200043A - 有機ｅｌ素子または無機ｅｌ素子を用いた有機物質分解装置

Info

Publication number: JP2003200043A
Application number: JP2002033206A
Authority: JP
Inventors: Tasuke Iwashita; 太輔岩下
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-01-04
Filing date: 2002-01-04
Publication date: 2003-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】紫外線や可視光の短波長部の光を照射して有機
汚染物質を分解する従来の装置と比較して、薄型軽量化
され、また、設置場所の選択が広がるフレキシブルな光
機能水処理装置または光機能ガス処理装置を提供する。【解決手段】紫外線または可視光の短波長部の光を発す
ることのできる紫外線源または光源として、従来の円柱
状のガラス管などを用いた紫外線ランプまたは蛍光ラン
プの代わりに、紫外線または可視光の短波長部を発する
ことが可能な極薄面状発光素子である有機ＥＬ素子や無
機ＥＬ素子を利用した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は超薄型大面積面状発光
が可能である有機電界発光素子いわゆる有機ＥＬ（Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子または無機
ＥＬ素子において、青色光など可視光の短波長部を発す
ることが可能なことを利用して、または有機ＥＬ素子に
おいて発光層にポリシランなどを用いると近紫外・紫外
波長帯を発することを利用して、この紫外線や可視光の
短波長部のエネルギーを用いて水中またはガス中の汚染
物質の分解などをおこなう薄型軽量光機能水処理装置ま
たは薄型軽量光機能ガス処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年までの産業技術の発展に伴いハロゲ
ン化脂肪族炭化水素化合物（例えば塩素化エチレン、塩
素化メタン等）が膨大に使用され、その廃棄処理は深刻
な問題となってきている。また、使用済みのこれらの気
体が、自然環境を汚染するなどの環境問題がおこってお
り、その解決に多大な努力が払われている。具体的な処
理方法を述べると、過酸化水素の存在下で紫外線を照射
する方法（特開昭６３−２１８２９３号公報）等が知ら
れている。また次亜塩素酸ナトリウムと紫外線照射とを
組み合わせる手法も提案されている（米国特許５５８２
７４１号）。更には酸化チタンなどの酸化物半導体微粒
子からなる光触媒と液状の塩素化エチレンをアルカリ条
件下で懸濁して光照射により分解する方法も知られてい
る（特開平７−１４４１３７号公報）。上記以外にも、
特開平０９−２３４３３８号公報のように酸化剤を用い
ずに気相で紫外線を照射させる光分解法がすでに試みら
れている。また、有機ハロゲン化合物を含む排ガスを紫
外線照射処理して酸性の分解ガスとしたのち、アルカリ
で洗浄して無害化処理する方法（特開昭６２−１９１０
２５号公報）、有機ハロゲン化物を含有する排水を曝気
処理し、排出されるガスを紫外線照射したのちアルカリ
洗浄する装置（特開昭６２−１９１０９５号公報）等が
提案されている。また、殺菌効果（特開平１−１８０２
９３号公報）や半導体ウエハー上の汚染物の洗浄効果
（特開平７−５１６７５号公報）を有することが報告さ
れている水の電気分解によって得られる機能水、例えば
酸性水や、次亜塩素酸を含む機能水が、光の照射をおこ
なうことで有機塩素化合物の分解能が著しく促進され、
さらにオゾンを接触させることによって分解生成物も除
去する方法が提案されている（特開２００１−１７０６
６６）。更に、オゾンの代わりに過酸化水素水とトルマ
リンが反応系に存在することでも分解生成物が除去され
ることが報告されている（特開２００１−２４０５５
９）。特公昭５３−１７８１６号公報には、有機廃液中
に、塩化アルミニウム又は塩化鉄を溶解させ、紫外線を
照射しながら塩化物を電気分解する有機廃液の処理方法
が開示されている。当該公報によると、電気分解される
塩化物により次亜塩素酸塩が発生し、これに紫外線が作
用して発生する活性酸素により廃液中の有機物を分解で
きるとしている。また、気体状のハロゲン化脂肪族炭化
水素化合物と塩素ガスを含む気体との混合ガスに対して
光照射を行うことによってハロゲン化脂肪族炭化水素化
合物を分解する方法が提案されている（特開２００１−
１３７６９７）。また、有機塩素化合物を含有するガス
を、まず第一工程において紫外線を照射し、分解反応を
引き起こすきっかけとなる誘引（トリガー）をかけ、続
く第二工程の反応では長波長の光の照射のみで分解する
方法が提案されている（特開２００１−２２０３５
８）。このように、有機汚染水または有機汚染ガス中の
有害物質を分解して無害化する方法はいろいろ提案され
ているが、これらの方法を用いるにあたっては、光や紫
外線を利用するケースが多い。ここで、光源または紫外
線源として用いられるのは比較的スペースが必要で重量
のある円柱状のガラス管などを用いた紫外線ランプや可
視光ランプなどであった。また、有機汚染物質の分解
に、よく用いられる光または紫外線は３００〜５００ｎ
ｍの波長域を含むものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これにはつぎのような
欠点があった。（イ）紫外線または可視光の短波長部の光を照射して
有機汚染物質を分解する光機能水処理装置または光機能
ガス処理装置において紫外線または可視光の短波長部の
発生源として、比較的スペースが必要で重量のある円柱
状のガラス管などを用いた紫外線ランプまたは蛍光ラン
プなどを利用しなければならないので紫外線ランプまた
は蛍光ランプの形状により装置を薄型軽量化するという
面では限界があった。（ロ）紫外線ランプや蛍光ランプなどには水銀が用いら
れている場合があるため廃棄する際、環境に悪影響をお
よぼす危険性があった。本発明は、これらの欠点を除くためになされたものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】有機または無機ＥＬ素子
は青色光などの可視光の短波長部を超薄型大面積面状に
発光することが可能であり、また有機ＥＬ素子の発光層
にポリシランなどを用いた近紫外・紫外波長帯を発する
素子は超薄型大面積面状に紫外線を発することが可能
で、これらの素子を光源または紫外線源とすることで光
機能水処理装置または光機能ガス処理装置の薄型軽量化
が可能なようにした。本発明は、以上のような構成をと
る超薄型軽量化をねらった光機能水処理装置または光機
能ガス処理装置である。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。（イ）有機ＥＬ発光素子は、蛍光性有機化合物を含む薄
膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電
子および正孔（ホール）を注入して再結合させることに
より励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトン
が失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光
させる素子である。この有機ＥＬ素子の特徴は、１０Ｖ
以下の低電圧で１００〜１０００００ｃｄ／ｍ^２程度の
高輝度の面発光が可能であり、また蛍光物質の種類を選
択することにより青色（可視光の短波長部）から赤色ま
での発光が可能なことである。また、発光強度は印加す
る電力量を増減させることによって調整可能である。ま
た発光層自身は１μｍ以下にすることも可能であり、透
明基板を含めても全体の厚さで２ｍｍ以下にすることが
可能である。ここで透明基板に水分やガスを透過しにく
い特殊なプラスチックフィルムなどを用いれば紙のよう
に丸められ割れる心配のないフレキシブルな有機ＥＬ発
光素子の作製も可能である（例えば特開２０００−２６
８９５４、特開２０００−２６０５６０、日本経済新
聞、２００１年６月２２日など）。有機ＥＬ発光素子の
成膜方法には真空蒸着法を用いたもの（例えば、青色発
光有機ＥＬ素子の真空蒸着法を利用した作製方法として
特開平５−１７７６５、特開平９−５３０６８などがあ
る。）スピンコート法を用いたもの（例えば、青色発光
有機ＥＬ素子のスピンコート法を利用した作製方法とし
て特開平９−１１１２３３、特開平１０−３２４８７０
などがある。）と、印刷技術を応用しハンコにあたる原
版に有機蛍光化合物や電荷輸送層を塗布し、その原版と
素子基板を密着させ素子基板に有機蛍光化合物や電荷輸
送層を塗布、積層していく方法を用いたもの（日経産業
新聞、２００１年５月１７日など）とインクジェット法
を用いたもの（特開平１０−１５３９６７などがあ
る。）と他にはキャスティング法、ディッピング法、バ
ーコート法、ロールコート法などがある。特に、スピン
コート法を利用した作製方法は均一で大面積単色発光が
必要な本光機能水処理装置または光機能ガス処理装置の
光源の作成に適している。（ロ）有機ＥＬ素子の発光層から近紫外・紫外波長帯を
発する素子を紫外線源とする場合、少なくとも正孔注入
電極、電子注入電極、及びこれらの電極間に形成された
発光層から構成される素子において、発光層がポリシラ
ンで形成されていることを特徴とする。また、更に上記
発光層が、下記一般式（化１）：

【化１】（ただし、式中ｎは１以上の整数であり、Ｒ１、Ｒ２は
独立に、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、
又は置換アリール基を示す）で表されるポリシランで形
成されていることを特徴とする。作製方法は有機ＥＬ素
子とほぼ同じ方法で作成できる（たとえば特開平９−２
０２８７８など）ので透明基板を含めても全体の厚さで
２ｍｍ以下にすることが可能である。ここで透明基板に
水分やガスを透過しにくい特殊なプラスチックフィルム
などを用いれば紙のように丸められ割れる心配のないフ
レキシブルな近紫外・紫外波長帯を発する素子の作製も
可能である。Ｒ_１、Ｒ_２などを変化させることにより４
１５〜３３５ｎｍの近紫外・紫外波長帯を発することが
可能である。もちろん発光層がポリシラン以外でも紫外
線を効率的に発することができるものがあれば、そちら
を利用してもよい。（ハ）無機ＥＬ発光素子を光源とする場合、基本構成は
正孔注入電極、絶縁層、無機ＥＬ発光層、絶縁層、電子
注入電極を積層した発光素子である。絶縁層と発光層の
界面から発光層に注入された電子は、高電界によって発
光層の中で加速され発光中心に衝突する。このとき発光
中心が励起し発光するのである。例えば青色発光を得る
場合発光層に、ＺｎＳにＴｍ（ツリウム）を添加したも
の。また、最近、青色発光材料としてストロンチウムサ
ルファイドに銅を入れたＳｒＳ：Ｃｕで特性の向上が報
告された（日刊工業新聞社、ＴＲＩＧＧＥＲ、３月号、
２１〜２３ｐ（１９９９年））。また、ユーロピウムを
ドープした硫化バリウムアルミニウムを母体（ｈｏｓ
ｔ）とする蛍光体（ＢａＡｌＳ：Ｅｕ）を使用すること
により最小限のフィルタリングを施すだけでＣＲＴのデ
ィスプレイの青色に匹敵する青色発光が実現できたとい
う報告がなされた（工業調査会、電子材料、１２月号、
６９ｐ（２００１年））。さらに、カラーフィルターを
使用することなく（０．１１９、０．１２７）のＣＩＥ
色度座標および１００ｃｄ／ｍ^２以上の輝度を持った青
色発光無機ＥＬディスプレイが開発されＣＥＡＴＥＣ
ＪＡＰＡＮ２００１に展示された（工業調査会、電子材
料、１２月号、６９ｐ、７２ｐ（２００１年））。青色
発光無機ＥＬ素子の具体的作製方法として、特開２００
０−１０４０５９、特開２０００−１０４０６０などに
開示されている。無機ＥＬ素子は透明基板を含めても全
体の厚さで２ｍｍ以下にすることが可能である。無機Ｅ
Ｌ素子は特に青色発光に関して発光効率という点で有機
ＥＬ素子に劣るが、発光寿命、耐熱性という点で有機Ｅ
Ｌ素子を超える能力を持っている。もちろん、今後の研
究の進展によっては発光効率でも有機ＥＬ素子を超える
可能性もあり、その場合は、そちらを光源としてもよ
い。（ニ）光機能水処理装置および光機能ガス処理装置にお
いて汚染水または汚染ガスに対し紫外線または可視光の
短波長部を照射する部分の組み立てを行う。（イ）、
（ロ）、（ハ）の紫外線または可視光の短波長部を発す
る素子の透明基板表面と反射板の反射面を向かい合わせ
る（図４）。反射板はとくに基材は問わないが、効率的
に汚染水または汚染ガスに紫外線または可視光の短波長
部を照射するために、反射板は表面が紫外線または可視
光の短波長部を反射する性質を持った基材が望ましい。
処理したい水またはガスの入り口と出口を除き、周囲を
ふさぐ（図１）。周囲をふさぐ基材も紫外線または可視
光の短波長部を発する素子または表面が紫外線または可
視光の短波長部を反射する基材が望ましい。また、紫外
線または可視光の短波長部を発する素子表面と対面側の
反射板が触れないよう間にスペーサーを入れるか（図
２）、あらかじめ素子基板表面または反射板表面にスペ
ーサー代わりの突起を形成しておいても良い。また、紫
外線または可視光の短波長部の照射による処理能力向上
のために、反射板を用いず、紫外線または可視光の短波
長部を発する素子の表面どうしを向かい合わせて（図
３）、より多量に汚染水または汚染ガスに紫外線または
可視光の短波長部を照射できるようにしてもよい。ま
た、短時間で大量の汚染水または汚染ガスを処理したい
場合、今までに述べた、紫外線または可視光の短波長部
を発する素子と反射板あるいは、紫外線または可視光の
短波長部を発する素子どうしを向かい合わせた構造を１
つのユニットとして、このユニットを複数層重ねる（図
５）ことによって大量処理が可能になる。もともと
（イ）、（ロ）、（ハ）で取り上げた紫外線または可視
光の短波長部を発する素子は通常の紫外線ランプや蛍光
ランプと比べ断面が極めて薄いため１つのユニット自体
も薄い。よって複数層重ねても全体として、それほど厚
くはならない。ここで、紫外線または可視光の短波長部
を発する素子の透明基板に水分やガスを透過しにくい特
殊なプラスチックフィルムなどを用いれば紙のように丸
められ割れる心配のないフレキシブルな紫外線または可
視光の短波長部を発する素子が作成可能である。これを
利用すれば紙のように丸められ割れる心配のないフレキ
シブルな光機能水処理装置または光機能ガス処理装置が
作製可能である。これを用いれば設置場所の形状にあわ
せて、光機能水処理装置または光機能ガス処理装置を変
形させることができ、今まで以上に設置場所の選択肢が
広がる。ここで、紫外線または可視光の短波長部を発す
る素子は装置の内側を向いているので、外部からでは素
子がきちんと紫外線または可視光の短波長部を発してい
るのか、または寿命が来て発していないのか分からな
い。そこで、光機能水処理装置または光機能ガス処理装
置の一部に中が見えるよう透明な窓を設け（図１）、中
の発光状況を外部から視認できるようにする。または、
透明窓部分に蛍光物質を塗布し、中で発生している紫外
線を照射させることによって発光させ、紫外線が発せら
れているかどうか外部から視認できるようにする。本発
明は以上のような構造で、使用方法は汚染水中または汚
染ガス中の有機物、有機化合物、有機塩素化合物などの
有害物質に紫外線または可視光の短波長部を照射して分
解無害化する光機能水処理装置または光機能ガス処理装
置として使用する。

【０００６】

【発明の効果】これには次のような効果がある。（イ）本光機能水処理装置または光機能ガス処理装置に
用いる紫外線源または光源は超薄型大面積で紫外線また
は可視光の短波長部を発するので光機能水処理装置また
は光機能ガス処理装置を薄型軽量化することが可能であ
り、従来の光機能水処理装置または光機能ガス処理装置
に比べスペースを取らず、設置場所を選ばず、また、持
ち運び、設置などが容易である。（ロ）有機ＥＬ素子において青色光など可視光の短波長
部を発する素子、あるいは発光層にポリシランなどが用
いられ近紫外・紫外波長帯を発する素子において、透明
基板に水分やガスを透過しにくい特殊なプラスチックフ
ィルムなどを用いれば紙のように丸められ割れる心配の
ないフレキシブルな光機能水処理装置または光機能ガス
処理装置の作製が可能である。（ハ）本光機能水処理装置または光機能ガス処理装置は
検出窓から有機または無機ＥＬ素子の発光状態を視認す
ることにより、または内部の紫外線に反応して発光する
ようにした検出窓に取り付けた蛍光体の発光の有無を確
認することにより、内部の有機または無機ＥＬ素子の寿
命がきたことが一目で分かるので交換時期を知ることが
容易である。本発明は、これらの効果をもたらすもので
ある。本出願にかかる発明の思想に沿うものであれば、
実施形態は本明細書の実施例やその他の具体的形状に限
定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構造の斜視図である。

【図２】本発明の処理気体または処理液体などの入り口
側から見た断面図である。

【図３】本発明において有機または無機ＥＬ素子どうし
を向かい合わせにした場合の側面から見た断面図であ
る。

【図４】本発明において有機または無機ＥＬ素子と反射
板を向かい合わせにした場合の側面から見た断面図であ
る。

【図５】本発明において図３、図４で示したような光機
能水処理装置または光機能ガス処理装置を複数個積層し
て処理能力を高めた場合の側面から見た断面図である。

【符号の説明】

１有機または無機ＥＬ素子２装置筐体３紫外線または可視光の短波長部を発する面状素子の
寿命確認用窓４スペーサー５反射板または筐体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 1/32 Ｃ０２Ｆ 1/46 Ｚ４Ｇ０７５ 1/46 1/72 Ｚ 1/72 １０１１０１ 1/76 Ｚ 1/76 Ｂ０１Ｄ 53/34 １３４ＥＦターム(参考） 4D002 AA18 AA21 BA05 BA09 4D037 AA11 AB02 AB14 BA16 BA18 CA11 4D050 AA12 AB11 AB19 BB04 BB09 BC04 BC09 BD02 BD04 4D061 DA01 DB09 EA02 EB04 ED12 4G069 BA04A BA48A CA05 CA10 CA11 CA19 DA08 EA01X 4G075 AA03 AA15 AA37 BA01 BA04 BA06 BB03 CA20 CA32 CA33 CA54 CA57 FB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外線または可視光の短波長部の光を照射
して水中または気相中の有機汚染物質を分解する場合
に、紫外線源または光源として紫外線または可視光の短
波長部を発する有機または無機ＥＬ素子を用いた光機能
水処理装置または光機能ガス処理装置。
【請求項２】反応系に存在する、次亜塩素酸と有機汚染
物質に対し、紫外線または可視光の短波長部の光を照射
して有機汚染物質を分解する場合に、紫外線源または光
源として紫外線または可視光の短波長部を発する有機ま
たは無機ＥＬ素子を用いた光機能水処理装置。
【請求項３】反応系に存在する、電解質を含む水の電気
分解によって得られた酸性の機能水と有機汚染物質に対
し、紫外線または可視光の短波長部の光を照射して有機
汚染物質を分解する場合に、紫外線源または光源として
紫外線または可視光の短波長部を発する有機または無機
ＥＬ素子を用いた光機能水処理装置。
【請求項４】反応系に存在する、過酸化水素と有機汚染
物質に対し、紫外線または可視光の短波長部の光を照射
して有機汚染物質を分解する場合に、紫外線源または光
源として紫外線または可視光の短波長部を発する有機ま
たは無機ＥＬ素子を用いた光機能水処理装置。
【請求項５】反応系に存在する、酸化チタンなどの酸化
物半導体微粒子からなる光触媒と液状の塩素化エチレン
と有機汚染物質をアルカリ条件下で懸濁して紫外線また
は可視光の短波長部の光を照射して有機汚染物質を分解
する場合に、紫外線源または光源として紫外線または可
視光の短波長部を発する有機または無機ＥＬ素子を用い
た光機能水処理装置。
【請求項６】反応系に存在する、有機ハロゲン化合物を
含む排ガスに対し、紫外線または可視光の短波長部の光
を照射して有機ハロゲン化合物を酸性の分解ガスにする
にあたって、紫外線源または光源として紫外線または可
視光の短波長部を発する有機または無機ＥＬ素子を用い
た光機能ガス処理装置。
【請求項７】反応系に存在する、気体状のハロゲン化脂
肪族炭化水素と塩素ガスを含む気体との混合ガスに対し
て紫外線または可視光の短波長部の光を照射して該ハロ
ゲン化脂肪族炭化水素を分解するにあたって、紫外線源
または光源として紫外線または可視光の短波長部を発す
る有機または無機ＥＬ素子を用いた光機能ガス処理装
置。
【請求項８】反応系に存在する、有機塩素化合物溶液中
に塩化アルミニウム又は塩化鉄を溶解させ、紫外線また
は可視光の短波長部の光を照射しながら有機塩素化合物
を電気分解するにあたって、その紫外線源または光源と
して紫外線または可視光の短波長部を発する有機または
無機ＥＬ素子を用いた光機能水処理装置。
【請求項９】紫外線または可視光の短波長部を発する有
機または無機ＥＬ素子の紫外線または可視光の短波長部
を発する面と反射板の反射面を向かい合わせ、その間隙
に処理すべき液体または気体を流動させる光機能水処理
装置または光機能ガス処理装置。
【請求項１０】紫外線または可視光の短波長部を発する
有機または無機ＥＬ素子において２つの素子の紫外線ま
たは可視光の短波長部を発する面を互いに向かい合わ
せ、その間隙に処理すべき液体または気体を流動させる
光機能水処理装置または光機能ガス処理装置。
【請求項１１】請求項９、請求項１０の構造を有する光
機能水処理装置または光機能ガス処理装置において、こ
れを１つのユニットとして、そのユニットを複数個重ね
合わせることによって分解処理能力を高めた光機能水処
理装置または光機能ガス処理装置。
【請求項１２】請求項９、請求項１０、請求項１１の構
造を有する光機能水処理装置または光機能ガス処理装置
において有機ＥＬ素子の基板に折り曲げ可能なフレキシ
ブルな樹脂などの基材を用いることによって設置場所に
合わせて、または設置者の好みに応じて自由に形状を変
化させることのできる光機能水処理装置または光機能ガ
ス処理装置。
【請求項１３】紫外線または可視光の短波長部を発する
有機または無機ＥＬ素子を用いた光機能水処理装置また
は光機能ガス処理装置において、窓などを設け内部の可
視光の短波長を発する面の一部が外部から視認できるよ
うにするか、紫外線の一部を窓などから外部に取りだ
し、これを窓などに設置した蛍光体などにあてることに
よって発光の有無により有機または無機ＥＬ素子の寿命
がきたことが一目で分かるようにした光機能水処理装置
または光機能ガス処理装置。