(57)【要約】【課題】小径な発光素子からの光を有効に利用して光触媒を励起して効率の良い光触媒反応を発揮させることができる光触媒ユニットの提供を目的とする。【解決手段】発光素子３の上面に全反射レンズ４を配置し発光素子からの光を全反射レンズで反射してレンズ前方へ放射する光源８における上記全反射レンズ上部には、光源からの光で励起されることで脱臭・殺菌作用を発揮する酸化チタン等の光触媒７を、通気性を有する光触媒収納体６内に収納して配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子の上面に全反射レンズを配置し発光素子からの光を該全反射レンズで反射してレンズ前方へ放射する光源における上記全反射レンズ上部には、光源からの光で励起されることで脱臭・殺菌作用を発揮する酸化チタン等の光触媒を通気性を有する状態にて配置したことを特徴とする光触媒ユニット。
【請求項２】
光触媒は全反射レンズの上方に配設した光触媒収納体内に通気性を保持した状態にて収納されてなることを特徴とする請求項１記載の光触媒ユニット。
【請求項３】
光触媒収納体は網や多孔板等の通気性を有する材料にて形成され、複数の光触媒を通気性を保持した状態にて収納してなることを特徴とする請求項１記載の光触媒ユニット。
【請求項４】
光触媒上方には、光触媒を通り抜ける光源からの光を反射して再び上記光触媒を照射する反射部材を備えることを特徴とする請求項１記載の光触媒ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置等に用いられるＬＥＤ（発光ダイオード）チップ等の発光素子の上部に全反射レンズを配設し発光素子の光を集光して前方に照射する光源を利用した光触媒ユニットに係り、特に小径な発光素子からの光を有効に利用して光触媒を励起して効率の良い光触媒反応を発揮させることができる小型の光触媒ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸化チタン等の光触媒を利用して脱臭、殺菌等の空気浄化作用を発揮する光触媒ユニットが、エアコン、空気清浄機を始め各種電化製品等に用いられている。この光触媒ユニットは、酸化チタン等の光触媒に紫外線を照射すると光触媒が活性化することを利用するもので、そして光触媒を活性化させるために、水銀蒸気を封入した冷陰極菅の内面に蛍光体を塗布した紫外線照射ランプを用いている。
【特許文献１】特願平６−１７６７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の光触媒ユニットにあっては、長径な紫外線照射ランプを用いることから大径にならざるを得ず、比較的小さな製品に組み込むことは困難であった。光触媒ユニットを小さくすることができれば、その利用範囲も大いに拡大することが期待されるものである。
【０００４】
そこで本発明にあっては、上述した課題を解決すべく、小径な発光素子からの光を有効に利用して光触媒を励起して効率の良い光触媒反応を発揮させることができる光触媒ユニットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の光触媒ユニットは、発光素子の上面に全反射レンズを配置し発光素子からの光を該全反射レンズで反射してレンズ前方へ放射する光源における上記全反射レンズ上部には、光源からの光で励起されることで脱臭・殺菌作用を発揮する酸化チタン等の光触媒を通気性を有する状態にて配置したことを特徴とする。
【０００６】
また、光触媒は全反射レンズの上方に配設した光触媒収納体内に通気性を保持した状態にて収納されてなることを特徴とする。
【０００７】
また、光触媒収納体は網や多孔板等の通気性を有する材料にて形成され、複数の光触媒を通気性を保持した状態にて収納してなることを特徴とする。
【０００８】
また、光触媒上方には、光触媒を通り抜ける光源からの光を反射して再び上記光触媒を照射する反射部材を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光触媒ユニットによれば、発光素子の上面に全反射レンズを配置し発光素子からの光を該全反射レンズで反射してレンズ前方へ放射する光源における上記全反射レンズ上部には、光源からの光で励起されることで脱臭・殺菌作用を発揮する酸化チタン等の光触媒を通気性を有する状態にて配置することで、小径な発光素子からの光を全反射レンズで集光して光触媒に照射することにより、小型でも効率のよい光触媒作用を発揮することができるものである。
【００１０】
また、光触媒は全反射レンズの上方に配設した光触媒収納体内に通気性を保持した状態にて収納されてなることで、光触媒は光源の光を好適に照射されて励起され、光触媒作用を発揮するとともに、光触媒収納体を通過する空気は光触媒と接触して連続的に脱臭、殺菌される。
【００１１】
また、光触媒上方には、光触媒を通り抜ける光源からの光を反射して再び上記光触媒を照射する反射部材を備えることで、光源の光は無駄なく光触媒を励起することに用いられ、光源の出力を最小限に抑えることができ経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の光触媒ユニット１を示し、この光触媒ユニット１は、配線パターンが形成された基台２上に配置されたＬＥＤ等の発光素子３と、この発光素子３の上方に配設された最大外径約２１ｍｍ、高さ約１２．５ｍｍのアクリル等の透明な合成樹脂材からなり、前方に向って徐々に幅径を拡大する形状である略逆円錐台状に成形された全反射レンズ４と、この全反射レンズ４の上部を保持しつつその側面を囲繞し上記基台２上に配設される不透明な円筒状の支持カバー５と、この支持カバー５の外周に基端を係合して全反射レンズ４の上部に間隙を設けて被蓋する通気性を有する網や多孔板からなる筒状の光触媒収納体６と、この光触媒収納体６の内部に収納された酸化チタン等を被着した多数の小球状の光触媒７とから構成されている。また、光源８は、発光素子３と全反射レンズ４とから構成される。
【００１３】
この光触媒７は、多孔質で半透明な小球状のシリカゲルに、３６０ｎｍの波長の紫外線で励起される酸化チタンを被着させて形成されている。この酸化チタンは、シリカゲルの外表面のみならず多孔質の内部にまで被着されており、表面から内部に透過する紫外線によっても励起されるものである。そして上記発光素子３は、この光触媒７を励起すべく３６０ｎｍの紫外線を含む光を全反射レンズ４からその上方に照射する。上記光触媒７は、光触媒収納体６内に３層に積み重ねられているが、本実施例にあっては２〜３層とすることが好ましく、これより多く４層以上とした場合には光が上まで届きづらくなって効率が悪く、また１層の場合には上方に漏れる光が多くなって光が有効に利用されないものである。
【００１４】
また、他の実施例として光触媒７を可視光線でも反応するタイプとした場合には、これを励起する光源の構成を簡単なものにすることができる。すなわち、光触媒７として酸素欠損型を用いることで、通常の酸化チタンより波長が長い光を吸収しやすくなり、紫外線よりも波長の長い可視光線でも励起される。そして、光源８として紫外線ランプではなく、通常の可視光ランプを用いることができるものである。
【００１５】
光触媒収納体６の天面の内側には、この光源８から照射される平行光が垂直に反射する鏡等の反射部材９を配設している。これにより、図４に示すごとく、始めに光源８から照射され光触媒７をすり抜ける等で光触媒収納体６天面に達した光が、反射部材９で反射して再び光触媒７を照射することとなり、光源８の光が無駄に拡散せず、光触媒を励起するのに効率的に用いることができるものである。そして、空気が流通する場所に本発明の光触媒ユニット１を配置すれば、空気は光触媒収納体６を通過しつつ内部の光触媒７と接触して連続的に脱臭、殺菌されるものである。
【００１６】
図２は、上記光源８の構造を示すべく半割した斜視図であり、基台２上に配置された小径な発光素子３の上部に全反射レンズ４が配設されている。そして、上記全反射レンズ４における傾斜した周壁１２は、レンズ下端からレンズ前面にかけて外側に少し膨らんだ独特の曲面に形成されるとともに、レンズ前面の外周部分を平面体部１３としかつその中央部には前方が凸（Ｒ５）となる中央凸レンズ部１４を、レンズ前面より若干低い位置から前方に向かい突設形成している。そして、底部に配設するＬＥＤ等の発光素子３からの光を集光し、一定程度の光の束からなる平行光としてレンズ前方に照射するものである。
【００１７】
上記全反射レンズ４の下部には、発光素子２を配設するのには充分すぎる高さからなる略円柱形状の中空部１５を、レンズ体下端からレンズ高さの約１／３の深さに凹設して形成している。そして、中空部１５の上面１５ａは、発光素子３からみて凹状の球面（Ｒ４）からなるとともに、中空部１５の側周面１５ｂは、全反射レンズ４下端からレンズ体前方に向かって穴径を徐々に狭くする若干のテーパーを設けてなり、これにより中空部１５を略円柱形状に形成している。この中空部１５の穴径・高さ・テーパーは、そこに配置する発光素子３の寸法や、全反射レンズ４の材質に応じた屈折率や全反射レンズ４の外形寸法等に応じて設定される。
【００１８】
このような構成からなる光触媒ユニット１によれば、図４に示すごとく、発光素子３からの光は中空部１５を進む。そして、上記中空部１５の上面１５ａに向かう光は、上面１５ａの凹曲面にほぼ垂直に（レンズの屈折率に応じた全反射角以下である）入射してレンズ体内を直進し、レンズ前面の中央凸レンズ部１４で集光される方向に屈折してレンズ前方に照射される。また、発光素子３から上記中空部１５の側周面１５ｂに向かう光は、側周面１５ｂに対しレンズの屈折率に応じた全反射角以下で入射して屈折し、周壁１２に対して上記全反射角以上で入射することで全反射し、レンズ前面の平面体部１３を通ってレンズ前方に照射されるものである。
【００１９】
尚、上述した実施例にあっては、全反射レンズ４の前面に中央凸レンズ部１４を設けた構成について説明したが、これに限定されることなく、中央凸レンズ部をなくして全部平面にしてもよく、その場合でも上述した実施例の光触媒ユニット１と比較して完全な平行光ではないものの、単純な形状で相応の平行光に近い集光作用を発揮し得るものである。尚、特に図示しないが、中空部１５の上面１５ａで光を直進させずにレンズ中心軸方向に寄せるべく屈折させた場合には、さらに好適な平行光に近い集光作用を発揮し得るものである。
【００２０】
尚、上述した実施例にあっては中空部の形状を略円状形状として説明したが、これに限定されることはなく、中空部の上面と側周面との境界部分を境にして、発光素子から光を、直接レンズ前面に向かう光と、レンズの周壁で全反射してレンズ前面に向かう光とに分けるという構成にすることで、レンズ前面から放射される光を拡散させることなく好適に集光させることが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の光触媒ユニットを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切欠縦断面図である。
【図２】本発明の光触媒ユニットにおける光源を示す説明図である。
【図３】本発明の光触媒ユニットにおける全反射レンズの光路を示す説明図である。
【図４】本発明の光触媒ユニットの光路を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  光触媒ユニット
２  基台
３  発光素子
４  全反射レンズ
５  支持カバー
６  光触媒収納体
７  光触媒
８  光源
９  反射部材
１２  周壁
１３  平面体部
１４  中央凸レンズ部
１５  中空部
１６  段部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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